Альтернативная энергетика на своей даче.

В ходе совершенствования своей шестисоточной дачи много раз задумывался об оптимизации её энергообеспечения. Мысли об этом вызваны, скорее всего, несколько параноидальным стремлением к независимости. Ведь уже изначально, даже еще не погружаясь в тему, я понимал, что стоимость альтернативной энергии существенно выше той, что мы получаем из розетки или газопровода. Однако, как и многие, я питал надежды, что возможно за некоторые разумные деньги получить хотя бы относительную независимость от РАО ЕЭС и Газпрома. Ведь посмотрите, прогресс идет вперед саженными шагами, так неужели не найдется решения и для подмосковного дачестроителя?

Начну с исходных данных: шесть соток в Подмосковье; присутствие на участке электричества и летнего водопровода; отсутствие в настоящем и обозримом будущем газа; баня 6х4 с мансардой и дом 7х7 с мансардой же, находящийся в процессе глубокой реконструкции.
Теперь о желаемом: виделось мне, что, благодаря альтернативным источникам энергии, мне удастся обеспечить зимой в доме температуру выше 0 и обеспечить энергией аэрационную станцию очистки и планируемую систему охраны и видеонаблюдения.
Сначала о самой серьезной статье расхода энергии – поддержании плюсовой температуры. Предполагается, что дом будет доведен до самых высоких стандартов по теплосбережению. В доме кладу печь с теплоотдачей чуть более 3,2 КВт/ч. Теплопотери самого сруба (ок. 35м2), согласно расчету на калькуляторе теплопотерь, при -25 — снаружи и +20 — внутри составляют около тех самых 3,2 Квт/ч. Однако, по опыту, старой версии этой же печки вполне хватало при существенно худшем утеплении. Это значит, что печного отопления с запасом и я рассчитываю, что его хватит на весь дом, возможно при некоторой поддержке электричеством в особо морозные ночи. Впрочем, сейчас не о печном отоплении — речь о поддержании всего лишь плюсовой температуры, что требует значительно меньше мощности на обогрев – около киловатта в час. Но поддержание должно осуществляться постоянно и автоматически. Зачем? Мы иногда приезжаем туда зимой на выходные и хочется комфорта. А это относительное тепло в момент приезда и водопровод. Оговорюсь, что решение для этих проблем нашлось совершенно другое, но сейчас об альтернативной энергетике.
Итак, на отопление требуется 1 Квт/ч. Если его брать из сети, то получается (2015г, 1КВт/ч = 5 руб у нас в СНТ) около 3500 руб. в месяц. А если посчитать в киловаттах за год, то получается 3600 киловатт или 3,6 МВт.
На аэрационную установку еще 70 Вт/ч и система охраны и видеонаблюдения потянет ватт на 150.
Итого, общая стоимость электричества составит более 4 т.р. в месяц.
С одной стороны, сумма не смертельная, но платить не охота, ибо за «несезон» набежит тысяч 15-20. Таким образом, отопление из розетки было отложено. Но при этом было принято — срок возврата инвестиций должен быть не более 5 лет, так как любые системы энергообеспечения морально, а главное, физически устаревают. То есть, стоимость системы не должна превышать 100 тысяч по ценам, приведенным к 2015 году.  И в любом случае, даже для «вечной» системы – не превышать 300 тысяч, ибо за 20 лет морально устареет даже вечная система.
Так же я поступил с котлами на солярке, пелетах и прочими подобными штуками, поскольку они нецелесообразно дороги и сложны в обслуживании. Заметьте, речь о периодических приездах по выходным. Если бы там жить, то может быть…
Остались у меня различные альтернативные источники энергии, как то: солнце, ветер и подземное тепло.
Поначалу я возлагал на солнце приличные надежды. Начал я с изучения солнечных батарей, присутствующих на рынке. Оказалось, что в целях отопления гораздо эффективней использовать солнечные коллекторы, лучше вакуумные. В солнечных коллекторах происходит прямое использование солнечного тепла для нагрева теплоносителя, которым может быть и вода, и различные антифризы. Как писал выше, наиболее эффективны вакуумные коллекторы, в которых трубки с теплоносителем помещены в стеклянные трубки, доверху «наполненные» вакуумом. Получается термос. На ютубе легко найти демонстрацию кипящей воды в таких коллекторах при хорошем минусе.

Мне подумалось, что это может быть неплохим решением для поддержания плюсовой температуры в доме. Правда цены на эти самые вакуумные коллекторы достаточно высоки, но ведь и мне надо нагреть не очень большую площадь и не слишком на много. Мне всего-то нужен  киловатт или 860 килокалорий в час. И пришло мне в голову посмотреть данные по инсоляции (проще говоря, количество поступающей солнечной энергии) в Подмосковье. Всё сразу встало на свои места – в жаркий зимний месяц солнечные лучи приносят на землю Подмосковья аж 20 киловатт. Ну, или менее киловатта в сутки. Примерно, в 30 раз меньше чем мне надо. Э-э-э!? Летом, разумеется, намного лучше. В общем, за год с 1м2 набегает около 1 МВт. В принципе, уже сопоставимо с потребностью: с 4м2 я смогу собрать нужное мне количество тепла. И цена на 3м2 почти не выбивается за установленные рамки. И КПД  у вакуумных коллекторов высокий – от 70 и выше. Вот только где ж я его сохраню до зимы? Что ж, его можно складывать под землю, точнее прямо в землю.
Есть такая штука, как тепловой насос. Он представляет собой кондиционер наоборот. Кондиционер забирает тепло в доме и сбрасывает его во внешнюю среду (обычно на улицу, капая конденсатом на головы прохожих). А тепловой насос совсем наоборот – забирает тепло из внешней среды и приносит его в дом. Эффективней всего забирать тепло из под земли, где даже зимой сохраняется плюсовая температура (бывает и из воздуха, но эффективны до -10С). Но можно поступить еще хитрей: если есть достаточно толстые пласты земли без активного движения грунтовых вод, то тепло, получаемое летом, можно «сбрасывать» туда тепловым насосом и копить. Да, половина все равно разойдется под землей и будет потеряна, но половину-то можно будет собрать обратно тем же тепловым насосом.

Теперь чуть подробнее о тепловом насосе. На практике он представляет собой достаточно большую (150-200м) сеть из труб, заложенных на глубинах от 1,5 метров и глубже. По этим трубам движется теплоноситель и осуществляет теплообмен между недрами и домом. Летом – под землю, зимой – из-под земли.
Ага, учитывая потери при хранении, мне уже нужно не 4, а 8м2 солнечних коллекторов. Что-то мне это уже не нравится. Т-а-а-к, а стоимость теплового насоса? Кошмар, переваливает за 300 т.р. Хотя, если морочиться с тепловым насосом, то можно обойтись и без солнечных коллекторов – его будет достаточно. Но цена! А еще, помните, у меня только 6 соток. Где трубы зарывать? А 300 тысяч мне хватит на 15 лет отопления.
Из всего этого делаем вывод: солнечные коллекторы и тепловые насосы – в полном смысле, зарывание денег в землю. В топку!
Солнечные батареи с их КПД в 15% по понятным причинам туда же (в целях обогрева, конечно).
Что осталось? Да, энергия ветра! Мельницы, ветряки, вертолеты.  Тут я уже пошел проторенной дорожкой. Посмотрел цены на китайские ветряки – получается, примерно как и у солнечных батарей,  $1 за обещанный ватт. Что ж, более или менее годится. Правда, эта цена не учитывает стоимости всей дополнительной аппаратуры аккумуляторов и прочего. Но без неё можно обойтись – гнать электричество напрямую на обогрев: там напряжение и частота относительно по-барабану, греется и греется.

Но посмотрел на график генерации электричества в зависимости от скорости ветра и расстроился.

Средняя скорость ветра в Подмосковье зимой 4 м/с. А при этой скорости дура, стоимостью в тышшу долларов, будет вырабатывать около сотни ватт. А её еще придется затащить на мачту метров в 10-15 высотой. Тут-то все соседи и поймут, насколько я энергетически продвинутый.
И здесь искомый киловатт обойдется в весьма круглую сумму. Теперь получается, деньги на ветер.
Может микро-ГЭС? А где я речку возьму? Ближайшая лесная речушка в километре. Да и реализовать на практике микро-ГЭС так, чтобы она и зимой работала, стоит дорогого, в прямом смысле.
Итак, резюмирую:
1.    Солнечный обогрев в условиях средней полосы, ограниченном пространстве – вещь нецелесообразная. Расходы превышают получаемый профит.
2.    Тепловой насос – туда же. Оборудование не самое дешевое, а объем бурильно-земляных работ заставляет приуныть.
3.    Ветряки еще и шумят сильно…
4.    Ждём серийного выпуска вечного двигателя, ну, или, на худой конец, ядерного микро-котла, где столовой ложки урана хватит лет на 50. Может самому изобрести, а..? Но нет, уран достать сложновато, плутоний тоже.
Получилось у меня, что альтернативные источники энергии использовать, в принципе, можно, но только при полном отсутствии централизованной розетки, когда себестоимость энергии становится вторичной. Ну, или в качестве хобби. Ведь даже в качестве резервного источника питания для охранной системы целесообразней использовать аккумуляторы.
Однако вывод о нецелесообразности использования альтернативных источников энергии относится именно к средней полосе и материковому климату, где и солнце не очень злое и ветры весьма умерены. Уже на наших югах вполне можно рассматривать солнце, как источник тепла и электричества, а уж ветреных мест и на побережье Северного Ледовитого хватает.
И, кроме того, я не оставил мысль об использовании этого добра у себя, но, скорей, забавы рады и в «секвестированном» варианте, типа, диодики на лесенке зажечь.
А вот добиться комфорта при периодическом посещении дачи (тепло, светло, вода и туалет) я решил добиться правильным управлением всем этим добром.