Альтернативные источники энергии для частного дома. Это не только энергия солнца и солнечные батареи / Комфортный дом и бытовая техника / iXBT Live
В последнее время у всех на слуху «зеленая энергетика». В Западных странах усиленно пытаются перейти на генерацию электроэнергии, которая полностью основана на базе возобновляемых (неисчерпаемых, с человеческой точки зрения) источников. Получится это или нет и в какие сроки — это уже другой вопрос. Но их маниакальное упорство в этом стремлении часто побеждает разум и элементарную логику. Ну да ладно — это их выбор и их путь.
Обычный среднестатистический человек в нашей стране, если речь заходит о «зеленой энергии» для частного дома, сразу представляет себе солнечные батареи, которыми устлана вся поверхность крыши домостроения. Да, это самый распространенный и реальный вариант обеспечить дом (полностью или частично) электроэнергией из «дармового» и неисчерпаемого источника. Вот только для того, чтобы превратить энергию Солнца в электричество придется закупать и устанавливать довольно таки дорогое оборудование.
А вот о стабильности получения необходимого объема такой электроэнергии мечтать не приходится. Выработка электроэнергии будет зависеть от географии (региона, в котором находится дом), погоды, сезона, времени суток и т.д.
Но не только солнечный свет можно использовать как источник возобновляемой энергии, который можно использовать для частного дома!
Энергия ветра
Все видели фотографии (а может быть и не только фотографии) огромных полей с установленными на них гигантскими ветрогенераторами, длина лопастей которых превышает 50 метров. Ветер приводит в движение лопасти ветрогенератора, которые вращают турбину. Вырабатывается электроэнергия. Объем выработки электроэнергии зависит от скорости (силы) ветра, воздействующего на лопасти. Но это, так сказать, промышленные масштабы. А что с выработкой электроэнергии ветряком (ветрогенератором, ветроустановкой, ВЭС) для частного дома? Существуют и мини ветроустановки, которые с успехом можно использовать для выработки электроэнергии для бытовых нужд в частном доме.
Мини ветроустановки прекрасно будут работать в степной и гористой местностях и в прибрежных районах. При высоте мачты в 5 метров, длине лопасти в 1 метр (для 4-х лопастных установок) и ветре 12-15 метров в секунду, ветроустановка способна выдавать мощность приблизительно до 1кВт. Вырабатывать же электроэнергию ветряки начинают лишь при минимальной скорости ветра 3-4 метра в секунду. При такой «начальной» скорости ветра, ветроустановка, конечно не сможет выдавать заявленную производителем номинальную мощность. Поэтому годовая выработка электроэнергии ветрогенератором рассчитывается в зависимости от среднегодовой скорости ветра в месте установки ветряка. Установка четырех таких ветряков теоретически может полностью обеспечить потребность в электроэнергии среднестатистического частного дома. Но понятно, что наличие ветра и его скорость вещи непредсказуемые. Соответственно, даже с учетом аккумулирования излишков электроэнергии в то время, когда ветряки работают на 100%, обеспечить надежное и бесперебойное снабжение частного дома электроэнергией, исключительно вырабатываемой ветряками, довольно проблематично.
Комплект оборудования для мини ВЭС и её монтаж обойдутся, конечно, очень недешево. При выборе удачного места установки мачты с ветряком и использовании такой ветряной электростанции в качестве альтернативного источника электроэнергии, можно окупить все затраты примерно за 5-20 лет (опять же по заявлению производителей). Да, срок не маленький, но после этого срока электроэнергия, вырабатываемая ветряком, будет практически бесплатной.
Стоимость ветровой электроэнергии зависит от многих параметров, но приблизительно она в 2-3 раза дороже электроэнергии, вырабатываемой на гидроэлектростанциях и сопоставима со стоимостью электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС.
При использовании ветряка в качестве источника электроэнергии для дома, в силу главного недостатка ветряков (нет ветра — нет электроэнергии), полностью отказаться от сетевого электричества вряд ли получится. Придется комбинировать источники электроэнергии — ветряк плюс централизованная электрическая сеть.
Энергия воды
Мини гидроэлектростанция вполне может стать альтернативным источником электроэнергии для частного дома.
Они довольно компактны и не требую строительства плотины или других вспомогательных сооружений. Правда необходимым условием для получения электроэнергии таким способом является наличие на небольшом расстоянии от домостроения реки, канала или водовода. Да и скорость потока воды должна быть не менее 0,7 метра в секунду. Генератор такой мини ГЭС Погружается в свободный поток реки (канала, водовода) и преобразует вращение турбины в электрическую энергию. Обычно мощность гидроагрегатов мини ГЭС для дома составляет от 0,3 до 5 кВт. С помощью мини ГЭС можно полностью обеспечить частный дом электроэнергией. Мини ГЭС накопительного типа позволяют «запасать» избыток вырабатываемой электроэнергии в аккумуляторах и при увеличении потребления электроэнергии в доме, выше вырабатываемой мини ГЭС на текущий момент, восполнять дефицит электроэнергии из аккумуляторов.
Мини ГЭС — это одно из самых перспективный направлений альтернативной энергетики. Работа мини ГЭС не зависит от погодных условий.
И хоть оборудование мини ГЭС стОит дорого, но производители заявляют о сроке окупаемости таких установок всего за 2-4 года, в то время, как срок эксплуатации мини ГЭС составляет порядка 20 лет.
Геотермальная энергия
Геотермальную энергию (тепло недр земли) используют обычно в местах выброса горячих сейсмических источников на Дальнем Востоке, Камчатке и т.д. Да и используется этот вид энергии почти повсеместно в промышленных масштабах. Но благодаря развитию технологий теперь возможно использовать геотермальную энергию «в частном порядке» для отопления дома и в перспективе для выработки электроэнергии.
Принцип отопления дома с помощью геотермальных источников энергии очень похож на принцип работы обычного кондиционера, работающего в режиме обогрева. Тепловой насос (основной элемент такой системы отопления) имеет два контура. Первый контур — это обычная система отопления дома (трубы, батареи отопления). Второй контур — находится под землей или под водой. Теплоноситель второго контура вода.
Она принимает температуру среды, через которую проходит, поступает в тепловой насос и нагревает теплоноситель первого контура, который циркулирует по системе отопления дома.
Современные техника и технологии позволяют обогревать данным методом частные дома, находящиеся в любом регионе (не обязательно в районах с горячими сейсмическими источниками). Небольшая разница температур (всего в несколько градусов между температурой на поверхности земли и на небольшой глубине) позволяет получить тепловую энергию, которой вполне хватает для отопления дома.
Положение с выработкой электроэнергии для частных домов с помощью геотермальных источников немного сложнее. Принцип выработки такой электроэнергии известен давно и используется в работе больших геотермальных электростанций. А вот на уровне «мини» такие электростанции еще практически не выпускаются.
Развитие геотермальной энергетики имеет огромные перспективы, так как температура геотермальных источников стабильна и не зависит ни от погодных условий, ни от времени года.
Подводя итог можно сказать, что использование альтернативных источников энергии в частном доме — это не фантастика, а реальность современной жизни. Не смотря на то, что выпускаемое оборудование для выработки электроэнергии из любого альтернативного (возобновляемого) источника стОит, на сегодняшний день, довольно дорого и имеет относительно большой срок окупаемости, такие «альтернативные мини электростанции» всё чаще можно встретить на наших просторах.
Несомненно, с развитием технологий, стоимость таких альтернативных микро и мини электростанций, срок их окупаемости и стоимость вырабатываемой электроэнергии будут уменьшаться!
Альтернативные источники энергии: что это, виды, есть ли в России
«Зеленую» энергию выбирают страны, города, компании и граждане. Рассказываем, как возобновляемые источники переходят из категории альтернативных в основные, как они развиваются в России и мире и какое будущее их ждет
- Что это
- Виды
- Планы
- Примеры
- Инвестиции
Что такое альтернативные источники энергии
Альтернативные источники энергии — это возобновляемые энергетические ресурсы, которые получают благодаря использованию гидроэнергии, энергии ветра, солнечной энергии, геотермальной энергии, биомассы и энергии приливов и отливов.
В отличие от ископаемых видов топлива — например, нефти, природного газа, угля и урановой руды, эти источники энергии не истощаются, поэтому их называют возобновляемыми. Только за 2019 год по всему миру установлено объектов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) общей мощностью 200 ГВт.
Доля источников энергии в мировом потреблении (Фото: REN21)
Полная версия отчета Renewables 2020 в формате PDF (см. стр. 32)
Виды альтернативных источников энергии
1. Солнечная энергия
Солнце — главный источник энергии на Земле, ведь около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, а это более чем в 10 тыс. раз превышает общемировые потребности в энергии. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытых территориях преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с помощью полупроводников — в основном, кремния. Солнечные коллекторы вырабатывают тепло для отопления и производства горячей воды, а также для кондиционирования воздуха.
Солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад. Для наибольшей эффективности их стоит устанавливать под определенным углом — чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.
2. Энергия ветра
Использование ветра в качестве движущей силы — давняя традиция. Ветряные мельницы использовались для помола муки, лесопильных работ) и в качестве насосной или водоподъемной станции. Современные ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию за счет энергии ветра. Сначала они превращают кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.
Ветроэнергетика является одной из самых быстроразвивающихся технологий возобновляемой энергетики. По последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировые мощности по производству энергии ветра на суше и на море выросли почти в 75 раз — с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.
3. Энергия воды
Еще в древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц.
В средние века водяные мельницы применялись в Европе на лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятиях. С конца XIX века энергию воды активно используют для получения электроэнергии.
4. Геотермальная энергия
Геотермальная энергия использует тепло Земли для производства электричества. Температура недр позволяет нагревать верхние слои Земли и подземные водоемы. Извлекают геотермальную энергию грунта с помощью мелких скважин — это не требует больших капиталовложений. Особенно эффективна в регионах, где горячие источники расположены недалеко к поверхности земной коры.
5. Биоэнергетика
Биоэнергетика универсальна. Тепло, электричество и топливо могут производиться из твердой, жидкой и газообразной биомассы. При этом в качестве возобновляемого сырья используются отходы растительного и животного происхождения.
6. Энергия приливов и отливов
Приливы и волны — еще один способ получения энергии. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Таким образом для получения электроэнергии волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур у морских волн. Исследования в этой области еще ведутся, но специалисты уже подсчитали — только побережье Европы может ежегодно генерировать энергии в объеме более 280 ТВт·ч, что составляет половину энергопотребления Германии.
Как разные страны мира выполняют планы по энергопереходу
Страны по всему миру поставили себе амбициозные задачи по переходу на возобновляемую энергию. Цели стали частью и Парижского соглашения — к 2030 году решения с нулевым выбросом углерода могут быть конкурентоспособными в секторах, на которые приходится более 70% глобальных выбросов. Сделать это планируется за счет энергетического перехода — процесса замены угольной экономики возобновляемой энергетикой. В 2020 году, несмотря на пандемию и экономическую рецессию, многие города, страны и компании продолжали объявлять или осуществлять планы по декарбонизации.
Ожидается, что в 2021 году Индия внесет самый большой вклад в развитие возобновляемой энергетики. Здесь планируют запустить ряд ветряных и солнечных проектов.
В Евросоюзе также прогнозируется скачок в приросте мощностей в 2021 году. Здесь даже в условиях пандемии не забывают о Green Deal — крупнейшей в истории ЕС коррекции экономического курса. Цель проекта — сформировать в ЕС углеродно-нейтральное пространство к 2030 году. Для этого планируется сократить на 40% объем выбросов парниковых газов от уровня 1990 года и увеличить долю энергии из возобновляемых источников до 32% в общей структуре энергопотребления. Как посчитала Еврокомиссия, достичь этих задач можно будет с помощью ежегодных инвестиций в размере €260 млрд. Доля ВИЭ в энергосистеме ЕС также постоянно растет. Так, около 40% электроэнергии в первом полугодии 2020 года в ЕС было произведено из возобновляемых источников.
Пока же в лидерах инвестиций в развитие возобновляемой энергетики — Китай, США, Япония и Великобритания. С тех пор, как BloombergNEF начал отслеживать эти данные, глобальные инвестиции в ветровую и солнечную энергетику, биотопливо, биомассу и отходы, малую гидроэлектроэнергетику увеличились почти на порядок. В годовом выражении вложения в чистую энергию выросли с $33 млрд до более чем $300 млрд за 20 лет.
Китай за десять лет стал главным производителем оборудования для возобновляемой энергетики. В первую очередь, речь идет о солнечных панелях. Семь из десяти крупнейших мировых производителей солнечных батарей — это китайские компании. В целом развитие технологий удешевило стоимость строительства новых объектов ВИЭ. Это приближает планы Китая стать углеродно нейтральным к 2060 году.
Зеленая экономика Ставка на солнце и уголь: два лица энергетики Китая
Серьезных шагов в сторону энергоперехода ожидают и от президента США Джо Байдена. Он не только вернул страну в Парижское соглашение, но и заявил о том, что намерен добиться чистых выбросов парниковых газов и перехода на 100% экологичной энергии к 2050 году.
Также к 2050 году планируют использовать только ВИЭ Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Великобритания. Прошедший 2020 год уже стал самым экологичным для энергосистемы Великобритании со времен промышленной революции. Страна целых 67 дней смогла обходиться без угля. От традиционных источников энергии Британия планирует отказаться уже к 2025 году.
Активно развиваются ВИЭ в Испании — по прогнозам, сектор только солнечной энергетики в стране будет расти примерно вдвое быстрее, чем в Германии.
В 2020 году Шотландия получила 97% электроэнергии из возобновляемых источников. С помощью произведенной «зеленой» энергии получилось обеспечить электронужды более чем 7 млн домохозяйств. Шотландия планирует стать углеродной нейтральной уже к 2030 году.
Этот же год выбран временем полного отказа от традиционной энергетики для Австрии, а Саудовская Аравия запланировала к 2030 году получать 50% электроэнергии от ВИЭ.
Национальные цели по доле ВИЭ среди источников энергии (Фото: REN21)
Полная версия отчета Renewables 2020 в формате PDF (см. стр. 57)
Геотермальная энергия в Рейкьявике и солнечные батареи для Берлина
Отдельные города по всему миру также стремятся стать климатически нейтральными. По данным CDP, из более чем 570 городов мира, по которым ведется статистика, более 100 получают по крайней мере 70% электроэнергии из возобновляемых источников — энергии воды, геотермальной, солнечной и ветровой энергии.
В списке присутствуют такие города, как Окленд, Найроби, Осло, Сиэтл, Ванкувер, Рейкьявик, Порту, Базель, Богота и другие.
Например, Берлингтон (штат Вермонт, США) уже получает 100% электроэнергии от ветра, солнца, воды и биомассы. Вся электроэнергия Рейкьявика производится за счет гидроэлектростанций и геотермальных источников. К 2040 году весь общественный и личный транспорт столицы должен стать свободным от ископаемого топлива.
100% энергии из возобновляемых источников для швейцарского Базеля обеспечивает собственная энергоснабжающая компания. Большая часть электроэнергии поступает от гидроэнергетики и 10% — от ветра. В мае 2017 года Швейцария проголосовала за постепенный отказ от атомной энергетики в пользу ВИЭ.
Мировые столицы также не остаются в стороне. Например, Сенат Берлина утвердил план мероприятий по развитию солнечной энергетики в столице Германии «Masterplan Solarcity». В соответствии с общей стратегией развития города Берлин должен стать климатически нейтральным к 2050 году. В конце 2018 года в Берлине работали солнечных электростанций, которые покрывали 0,7% потребления электроэнергии, к 2050 году 25% энергопотребления города будут обеспечиваться за счет солнечной энергетики.
«Мы продвигаем расширение возобновляемых источников энергии в Берлине. Сейчас на рассмотрении Сената столицы находятся два законопроекта. Закон о солнечной энергии обязывает владельцев частных домов устанавливать солнечные системы на крышах. Законопроект Администрации по окружающей среде и климату сделает использование солнечной энергии в общественных зданиях обязательным уже в 2023 году. Это радикально сократит выбросы CO2 в Берлине», — рассказала руководитель фракции «Зеленые» в берлинском Сенате Зильке Гебель.
Как бизнес формирует положительный имидж, инвестируя в ВИЭ
Компании по всему миру также создают стратегии и определяют «зеленые» цели, которых они хотят достичь в течение определенного периода времени. Появилось осознание: нужно действовать ответственно и подавать экологичный пример потребителям. Конечно, использование ВИЭ может не только помочь в формировании положительного имиджа для компаний, но и снизить затраты на электроэнергию.
Полная версия отчета Renewables 2019 в формате PDF (см. стр. 47)
Так, новые серверы Facebook, а также компания General Motors будут получать энергию от солнечной электростанции. Ее строят в штате Кентукки в рамках масштабной программы Green Invest.
IKEA запланировала производить больше электроэнергии на основе возобновляемых источников, чем она потребляет, к 2030 году. В 14 странах на магазинах размещены 920 тыс. солнечных панелей, а также более 530 ветряных турбин. Ingka, материнская компания IKEA, инвестировала около $2,8 млрд в различные проекты ВИЭ и стала владельцем 1,7 ГВт мощностей. Она также продолжит вкладывать средства в строительство ветропарков и солнечных электростанций.
Химический концерн BASF будет постепенно переходить на возобновляемые источники энергии, а также планирует инвестировать в ветропарки.
Компания Intel получает энергию от ветра, солнца, воды и биомассы. С 2012 года Intel инвестировал $185 млн в 2 000 проектов по энергосбережению, а 100% электроэнергии, потребляемой корпорацией в США и ЕС, поступает из ВИЭ.
Apple также ставит перед собой цель стать углеродно нейтральной. Она приобрела несколько солнечных ферм, обеспечивая устойчивую энергию для своих центров обработки данных. С 2018 года все розничные магазины, офисы и центры обработки данных Apple работают на 100% возобновляемой энергии.
Microsoft ежегодно использует более 1,3 млрд. кВт·ч «зеленой» энергии при разработке ПО, работы центров обработки данных и производства. Компания обязалась сократить выбросы углекислого газа на 75% к 2030 году.
Как именно работает геотермальная энергия?
Хотя трудно не заметить массивную солнечную батарею или поле, полное ветряных турбин, так много действий с геотермальной энергией происходит вне поля зрения, что она, как правило, не вызывает столько любви, как ее более шумные собратья в ландшафте возобновляемых источников энергии.
И это очень плохо, потому что геотермальная энергия довольно крутая. Он берет естественные функции Земли и находит им широкое применение для обогрева домов, выработки электроэнергии и содействия глобальному переходу от грязного ископаемого топлива, вызывающего изменение климата, к возобновляемым источникам энергии.
Но как? Пришло время изучить менее обсуждаемый, но мощный источник возобновляемой энергии. Читайте дальше, пока мы отвечаем на некоторые из наиболее распространенных вопросов о геотермальной энергии.
Что такое геотермальная энергия?«Если бы вы вырыли большую яму прямо в земле, вы бы заметили, что чем глубже вы погружаетесь, тем теплее становится температура. Это потому, что внутренняя часть Земли полна тепла. Это тепло называется геотермальной энергией», — объясняет EPA в своем Пособие для учащихся по глобальному изменению климата .
В этом суть: когда мы говорим о «геотермальной энергии», мы имеем в виду использование тепловой энергии, содержащейся в горных породах и водах земной коры.
Геотермальная энергия в основном используется двумя разными способами — для обогрева домов и других зданий или для производства электроэнергии.
Первый является самым известным и простым для понимания. Геотермальные тепловые насосы передают умеренное тепло, находящееся недалеко от поверхности Земли, в дома и здания через петлевую систему труб.
Когда на улице холодно, жидкость в трубах нагревается, проходя по участку трубы, закопанной под землю, где температура в верхних 10 футах земли остается постоянной от 50 до 60 градусов по Фаренгейту. Затем система переносит нагретую жидкость в дом или здание, где геотермальная установка использует ее для нагрева воздуха, циркулирующего в вашем доме через стандартную систему воздуховодов.
Некоторые геотермальные системы также циркулируют жидкость непосредственно в виде лучистого тепла под полом, то есть в виде серии труб, проложенных под вашим полом.
(Инверсию этого процесса можно использовать и для охлаждения вашего дома в летнее время.)
Есть еще несколько движущихся частей геотермальной электростанции. Эти растения используют гораздо более высокие температуры в глубине планеты для выработки электроэнергии.
Обычно это делается путем перекачки очень горячей воды под высоким давлением из глубины одной или двух миль под землей. Как только вода достигает поверхности, давление падает, в результате чего вода превращается в пар. Затем этот пар вращает турбину, соединенную с генератором, вырабатывая электричество.
Если это звучит запутанно, просто представьте себе гейзер, подобный Old Faithful, извергающий пар и горячую воду из-под земли, только здесь весь этот пар генерирует электричество. Это больше, чем просто аналогия — согласно Агентству по охране окружающей среды США: «Глубинные геотермальные технологии используют тот же вид энергии, что и гейзеры».
Однако одно ключевое различие между природными гейзерами и геотермальными электростанциями заключается в том, что эти установки обычно перерабатывают жидкость, выкачиваемую на поверхность, для повторного использования.
Это работает так. Заводы часто собирают пар, который проходит через турбины, в градирне или каком-либо другом улавливающем устройстве, где он охлаждается и снова конденсируется в жидкую воду. Затем они закачивают эту воду обратно в землю, чтобы она могла снова нагреться и начать весь процесс заново.
Геотермальную энергию можно найти практически где угодно, но в некоторых местах она, безусловно, более доступна, чем в других. В регионах, богатых горячими источниками и другими природными резервуарами горячей воды (т. е. в местах, где тепло Земли находится ближе к поверхности), будет легче найти и использовать геотермальную энергию, особенно в больших масштабах.
В США большинство геотермальных электростанций расположены на геологически активном Западе.
«Области с самыми высокими подземными температурами находятся в регионах с действующими или геологически молодыми вулканами.
«Тихоокеанский рубеж, который часто называют огненным кольцом из-за множества вулканов, имеет много горячих точек, в том числе на Аляске, в Калифорнии и Орегоне. В Неваде есть сотни горячих точек, покрывающих большую часть северной части штата».
Поэтому неудивительно, что Калифорния, которая уже является национальным лидером в области возобновляемых источников энергии, имеет самую большую установленную геотермальную мощность в США. В 2017 году более 40 геотермальных электростанций штата обеспечили почти 6 процентов электроэнергии.
Но США далеко не единственная страна, использующая геотермальную энергию. За полмира в холодной Исландии «практически каждое здание в стране отапливается водой из горячих источников. На самом деле Исландия получает более 50 процентов своей первичной энергии из геотермальных источников».
Как и в случае с домашними солнечными энергетическими системами, это зависит от обстоятельств. Цена на домашнюю геотермальную систему отопления/охлаждения варьируется, в основном в зависимости от размера и типа необходимой контурной системы.
В целом домашняя или небольшая коммерческая геотермальная система может стоить от 10 000 до 25 000 долларов. Причина такого широкого спектра затрат: «состояние почвы, размер участка, конфигурация системы, доступность площадки и объем необходимых копаний и бурений» — все это играет роль в определении того, сколько ваша система обойдется вам. Многие из этих условий могут сильно различаться от одного места к другому.
Хотя эти ценники могут показаться пугающими, многим людям не нужно платить фиксированную цену за геотермальные тепловые насосы. Ряд федеральных, государственных и местных стимулов может помочь компенсировать первоначальные первоначальные затраты на геотермальную энергию, предоставляя вам все преимущества экологически чистой энергии с гораздо более коротким периодом окупаемости.
Кроме того, в США и во многих странах мира стоит отметить, что на уровне более крупных электростанций электроэнергия, вырабатываемая из геотермальных источников, уже конкурентоспособна по стоимости с электроэнергией, вырабатываемой на ископаемом топливе.
Смогу ли я действительно сэкономить деньги с геотермальной системой?Ты сможешь.
«Домовладельцы экономят 30-70% на отоплении и 20-50% на охлаждении, используя геотермальные тепловые насосы по сравнению с другими традиционными системами», — сообщает Energy Informative. «Это означает экономию примерно от 400 до 1500 долларов в год».
Если вы будете следовать этим цифрам, вы сможете окупить затраты на установку геотермальной системы за счет экономии энергии всего за пять лет (или целых 15 или 16 лет), в зависимости от ряда факторов, от стоимости вашей установки и местного тарифы на коммунальные услуги в соответствии с вашим климатом и домашними потребностями в отоплении и охлаждении.
Большинство людей, вероятно, находятся где-то посередине: «Хотя затраты на установку могут быть в несколько раз выше, [геотермальные тепловые насосы] на 65 процентов эффективнее, чем традиционные установки HVAC, и со временем окупаются за счет экономии энергии — обычно в течение 10 лет. лет», — говорится в сообщении Министерства энергетики США.
Именно здесь вы действительно начнете видеть, как ценность домашней геотермальной системы окупается. Геотермальные системы рассчитаны на 9 лет.0013 очень давно.
«Внутренние компоненты обычно служат около 25 лет (по сравнению с 15 или менее годами для печи или обычного блока переменного тока) и более 50 лет для контура заземления», — сообщает журнал The Family Handyman . «Система имеет меньше движущихся частей и защищена от внешних воздействий, поэтому требует минимального обслуживания».
Министерство энергетики США подтверждает эти цифры, добавляя, что геотермальные системы также приносят пользу общей электросети, сокращая спрос на электроэнергию в пиковые сезоны, например летом.
Дело в том, что ваша система не только окупит себя, но и прослужит достаточно долго, чтобы вы могли наслаждаться годами и годами (возможно, десятилетиями!) прямой экономии энергии после .
Что дальше?Уровень моря поднимается, глобальные тепловые рекорды снижаются, а штормы становятся все более и более разрушительными, и реальность изменения климата становится как никогда ясной. Но поскольку экологически чистые энергетические решения, такие как ветровая и солнечная энергия, становятся все более доступными, аккумуляторы совершенствуются, а здания и другие технологии с каждым годом становятся все более эффективными, у них нет пути вперед.
Хотите сделать следующий шаг? Готовы изменить будущее нашей планеты? Подпишитесь, чтобы получать обновления от The Climate Reality Project.
Остановить климатический кризис — задача нашего времени. Но устойчивое будущее, которого мы хотим, наконец, в наших руках. И в Climate Reality мы не позволим этому ускользнуть. Ты к нам присоединишься?
Как работает геотермальная энергия | Союз обеспокоенных ученых
Геотермальная энергия может сыграть важную роль в продвижении Соединенных Штатов (и других регионов мира) к более чистой и устойчивой энергетической системе. Это одна из немногих технологий использования возобновляемых источников энергии, которые могут обеспечивать постоянную базовую мощность. Кроме того, в отличие от угольных и атомных электростанций, бинарные геотермальные электростанции можно использовать в качестве гибкого источника энергии, чтобы сбалансировать переменное предложение возобновляемых ресурсов, таких как ветер и солнечная энергия. Бинарные установки имеют возможность увеличивать и уменьшать производительность несколько раз в день, от 100 процентов номинальной мощности до минимум 10 процентов [1].
Стоимость электроэнергии от геотермальных установок также становится все более конкурентоспособной. Управление энергетической информации США (EIA) прогнозирует, что приведенная стоимость энергии (LCOE) для новых геотермальных электростанций (ввод в эксплуатацию в 2019 году) будет менее 5 центов за киловатт-час (кВтч), в отличие от более 6 центов для новых. газовых электростанций и более 9 центов на новый традиционный уголь [12]. Существует также светлое будущее для прямого использования геотермальных ресурсов в качестве источника тепла для домов и предприятий в любом месте.
Однако, чтобы использовать весь потенциал геотермальной энергии, две новые технологии требуют дальнейшего развития: усовершенствованные геотермальные системы (EGS) и совместное производство геотермальной электроэнергии в нефтяных и газовых скважинах.
Усовершенствованные геотермальные системы. Геотермальное тепло встречается повсюду под поверхностью земли, но условия, заставляющие воду циркулировать на поверхности, встречаются менее чем на 10 процентах площади суши Земли. Подход к улавливанию тепла в засушливых районах известен как усовершенствованные геотермальные системы (EGS) или «горячая сухая порода». Резервуары горячих пород, обычно находящиеся на большей глубине от поверхности, чем обычные источники, сначала разрушаются путем прокачки через них воды под высоким давлением. Затем растения прокачивают больше воды через разбитые горячие породы, где она нагревается, возвращается на поверхность в виде пара и приводит в действие турбины для выработки электроэнергии. Затем вода возвращается в пласт через нагнетательные скважины для завершения циркуляционного контура. Установки, использующие бинарный цикл с обратной связью, не выделяют никаких жидкостей или улавливающих тепло выбросов, кроме водяного пара, который можно использовать для охлаждения [13].
Исследование Массачусетского технологического института, проведенное в 2006 году, показало, что технология EGS может обеспечить 100 гигаватт электроэнергии к 2050 году [14]. Министерство энергетики, несколько университетов, геотермальная промышленность и венчурные компании (включая Google) сотрудничают в исследовательских и демонстрационных проектах, чтобы использовать потенциал EGS. Геотермальный проект Ньюберри в Бенде, штат Орегон, недавно добился значительного прогресса в снижении стоимости проекта EGS и устранении рисков для будущего развития [15]. Министерство энергетики надеется подготовить EGS к коммерческой разработке к 2015 году. Австралия, Франция, Германия и Япония также имеют программы исследований и разработок, чтобы сделать EGS коммерчески жизнеспособным.
Одной из причин для тщательного рассмотрения EGS является возможность индуцированной сейсмической активности, которая может возникнуть в результате бурения и разработки горячих сухих пород. Этот риск аналогичен риску, связанному с гидравлическим разрывом пласта, все более широко используемым методом бурения нефтяных и газовых скважин, а также с улавливанием и хранением углекислого газа в глубоких соленых водоносных горизонтах. Хотя это потенциально серьезная проблема, риск вызванного ЭГС сейсмического события, которое может ощутить окружающее население или которое может нанести значительный ущерб, в настоящее время кажется очень низким, если проекты расположены на соответствующем расстоянии от основных линий разломов и должным образом контролируются. Критическое значение также имеют правильный выбор площадки, оценка и мониторинг трещиноватости горных пород и сейсмической активности во время и после строительства, а также открытая и прозрачная коммуникация с местным населением.
Низкотемпературное и совместное производство геотермальной электроэнергии в нефтяных и газовых скважинах. Низкотемпературная геотермальная энергия получается из геотермальной жидкости, находящейся в земле при температуре 150ºC (300ºF) или ниже. Эти ресурсы обычно используются в приложениях прямого использования, таких как отопление зданий, но также могут использоваться для производства электроэнергии посредством геотермальных процессов с бинарным циклом. Уже разрабатываемые нефтяные и газовые месторождения представляют собой крупный потенциальный источник этого типа геотермальной энергии. Во многих существующих нефтяных и газовых резервуарах присутствует значительное количество высокотемпературной воды или подходящих условий высокого давления, что может позволить совместное производство геотермальной электроэнергии наряду с добычей нефти и газа. В некоторых случаях использование этих геотермальных ресурсов может даже увеличить добычу нефти и газа.
Исследование Массачусетского технологического института показало, что к 2050 году Соединенные Штаты могут создать 44 000 МВт геотермальной мощности за счет совместного производства геотермальной электроэнергии на нефтяных и газовых месторождениях, главным образом в штатах Юго-Восточной и Южной равнин. В исследовании прогнозируется, что к 2050 году такие передовые геотермальные системы смогут поставлять 10% базовой электроэнергии в США при условии проведения НИОКР и развертывания в течение следующих 10 лет [17].
По данным Министерства энергетики, ежегодно в нефтяных и газовых скважинах США производится в среднем 25 миллиардов баррелей горячей воды. Эта вода, которая исторически считалась неудобством для операторов скважин, может быть использована для производства до 3 гигаватт чистой, надежной энергии базовой нагрузки [16]. Эта энергия может не только сократить выбросы парниковых газов, но и повысить прибыльность и продлить экономический срок службы существующей инфраструктуры нефтегазовых месторождений. Управление геотермальных технологий Министерства энергетики работает над достижением цели широкомасштабного производства низкотемпературной геотермальной энергии к 2020 году9.0003
Эти захватывающие новые разработки в области геотермальной энергии будут поддерживаться беспрецедентным уровнем федерального финансирования исследований и разработок. В соответствии с Законом о восстановлении и реинвестициях США от 2009 года на Программу геотермальных технологий Министерства энергетики США было выделено 400 миллионов долларов нового финансирования. Из этой суммы 90 миллионов долларов пошли на финансирование семи демонстрационных проектов, чтобы доказать осуществимость технологии EGS. Еще 50 миллионов долларов США пошли на финансирование 17 демонстрационных проектов для других новых технологий, включая совместное производство нефти и газа и низкотемпературную геотермальную энергию. Остальные средства пошли на разведочные технологии, расширение использования геотермальных тепловых насосов и другие виды использования. Эти инвестиции уже начинают расширять горизонты производства геотермальной энергии и, вероятно, продолжат приносить значительные чистые выгоды в будущем [17].
Ссылки:
[1] Ассоциация геотермальной энергии (GEA). 2013. Геотермальная энергия: обзор международного рынка.
[2] Управление энергетической информации США (EIA). 2012. Международная энергетическая статистика. Возобновляемые источники энергии: Производство электроэнергии: Геотермальная энергия.
[3] Ассоциация геотермальной энергии (GEA). 2013. Ежегодный отчет о производстве и развитии геотермальной энергии в США за 2013 год. данные СНЛ.
[4] Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL). 2012. Технические возможности возобновляемых источников энергии в США: анализ на основе ГИС.
[5] Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL). 2010. Данные о затратах и производительности энергетических технологий. Данные о затратах и производительности энергетических технологий.
[6] Кальпийский. Гейзеры.
[7] Город Санта-Роза, Калифорния. Расширение гейзеров.
[8] Технический университет Вирджинии. Горячие источники на юго-востоке США.
[9] Национальное управление по энергетике и Министерство промышленности и торговли Исландии. 2006. Энергия в Исландии: историческая перспектива, текущее состояние, перспективы на будущее, второе издание.
[10] Министерство энергетики – Окриджская национальная лаборатория (ORNL). 2008. Геотермальные (геотермальные) тепловые насосы: состояние рынка, барьеры для внедрения и действия по преодолению барьеров. Отчет ORNL/TM-2008/232.
[11] Энергетическая звезда. Федеральные налоговые льготы для энергоэффективности.
[12] Управление энергетической информации США (EIA). 2014. Annual Energy Outlook 2014.
[13] Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (EERE). 2008а. Оценка технологии усовершенствованных геотермальных систем. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство энергетики США.