Давно стало понятно, что энергии вокруг нас полно. Нужно только уметь ее аккумулировать из-за нестабильности источников, таких как солнце или ветер. Современные литивые аккумуляторы могут решить проблему аккумулирования энергии на несколько дней, а человечеству нужно все 365 дней в году иметь доступные запасы.
Хочу описать одно из решений от немецкой фирмы HPS System. Комплексная система называется Picea.
Как мы уже знаем, в зависимости от широт, в среднем 1kWp (кВт пик) мощности солнечных панелей дает в год +/- 1МВтч электроэнергии, но вся беда в том, что летом этой энергии в избытке, а зимой катастрофически нехватает.
Решением проблемы нашли с помощью водорода и эффективной двухнаправленной системой трансформации электроэнергии в водород и обратно. Эффективность всей системы получилось поднять до ~94% за счет сбора потерь в виде тепла для нагрева воды и отопления дома.
И так по порядку:
Для пассивного дома с энергопотреблением электричества например в 6МВтч/год, т.е. в среднем 500кВтч/мес, нужно примерно 6kWp солнечных панелей и около 30кв.м. места на крыше. Эти цифры на сегодня как технически, так и финансово не вызывают никаких проблем. Идеально будет, если крыша пассивного дома направлена на Юг. К тому же, фасадные стены дома используют для монтажа солнечных коллекторов.
Додаткові файли:
Passive_Haus.png [ 2.91 МБ | Переглядів: 16781 ]
В системе имеется буферная литивая батарея энергоемкостью от 25кВтч. Но изюменкой системы являются так называемые сезонные хранилища - хранилища водорода.
Додаткові файли:
hps-bottles_0.png [ 112.05 КБ | Переглядів: 16781 ]
Хранилище размером 2х1х1м и весом 1,8т состоящие из 16 балонов хранящие газообразный водород при давлении до 300 бар, которое обеспечивает компрессор, поднимая давление с 30 бар, что пришло от электролизера. Кстати стальные балоны те же, что используют для хранения кислорода для сварочных работ. Многие спросят о потерях, утечке водорода. Этому есть место быть, но цифры находятся в десятичных процента, т.е. сущие мелочи. На счет безопасности и утечек так же не стоит беспокоится, особенно если сезонное хранилище установлено на улице. Нужно еще учитывать, что в 2ух кубометрах хранилища запасенно 300кВтч электроэнергии и столько же тепловой, которую получают при получении электричества из водорода.
Хранилища модульные и фирма предлагает варианты, в зависимости от потребностей от 300 до 4.000кВтч. Например для дома, что на картинке выше, было установлено 1.200кВтч сезонного хранилища, что заняло аж 4 кв.м. площади возле дома. Еще в доме установлен бак 1.000л для горячей воды.
Как эта система работает днем/ночью в летнее и зимнее время.
Летом днем энергия от СП уходит на потребителей в доме, излишки на заряд буферной батареи и когда она почти полностью заряжена, она начинает переводить излишки в водород. Потери при трансформации электроэнергии в водород уходят на нагрев кубового бака воды вместе с солнечными коллекторами.
Летом ночью все потребители работают исключительно от буферной батареи.
Зимой днем в работу подключается сезонное хранилище и топливные элементы, а водород израсходуется для зарядки буферной батареи и обеспечения потребителей в доме, т.к. энергии от СП уже не хватает. Тепло от потерь используют для обогрева дома и нагрева горячей воды.
Зимой ночью все в принципе тоже самое, что и зимним днем, за исключением СП.
Вся система благодаря солнечным панелям и коллекторам, буферной батареи, электролизеру, топливным элементам и сезонному хранилищу уже на протяжении нескольких лет обеспечивает десятки домохозяйств полной энергонезависимостью. Некоторые из них все таки имеют подключение к сети, как резервный вариант, но многие при строительстве дома отказались от подключения и не пожалели!
Один из важных факторов для многих является окупаемость системы. Но все ли спрашивают себя когда окупятся привичные нам обычные системы отопления и потребление электроэнергии из сети? В Германии без учета повышения цен на энергоносители срок окупаемости системы примерно 16 лет, а с учетом будет еще ощутимо меньше, но в любом случаи система себя окупит, а без нее люди платят всю жизнь. Тем более в западных странах не проблема взять кредит на тот же срок и платить ту же сумму банку, что примерно столько же и платилось бы поставщикам за электроэнергию и отопление но без какой либо окупаемости!
Еще хочу рассказать о скважине на глубине около 100 метров, которая дает питьевую воду, кстати система Picea требует в год аж около 3ех кубометров воды, но самое главное это теплообменник для обогрева и охлаждения дома. Дело в том, что на такой глубине, круглый год держится температура в районе +12 градусов. В самые холодные зимние дни, тепловой насос, за счет такого источника, за сущие "копейки" поможет покрыть недостатки отопления, если таковы вообще будут. А вот летом, в обход теплового насоса, в жаркие дни, система потребляя энергии лишь для насоса, охладит пол, в итоге и весь дом, за еще меньше энергии!
Как показали последние несколько лет, дом из нашего примера, радует своих жильцов, помогает экономить средства, улучшает экологию и я скажу вам даже заряжает небольшой электромобиль, который кстати, благодаря V2G является еще и бекап системой, если все-таки будет какая-то поломка. Но все компоненты системы модульные и легко заменимы по примеру выдвижного ящика.
Хочу уточнить, что для дома с потреблением около 6МВтч/год из-за перехода в будущем на электропривод, СП было установленно с запасом, что приводило к тому, что сезонное хранилище начав заполнение примерно в конце марта было полностью заполнено уже в конце июня
Но на сегодня и 10kWp СЭС никого не удивить.
Кстати дождевая вода собирается в цистерну объемом 10-20т и используется для смыва в сан.узлах и полива сада.
С уважением,
Александр.