Автономная система электроснабжения частного дома: как правильно выбрать систему энергоснабжения.

Содержание

Системы автономного электроснабжения для частного дома

Устройство независимой электросистемы позволит обеспечить энергией частные постройки, не подключенные к централизованным сетям. Результат поможет сократить энергетические расходы дач и домов. Но для того чтобы воспользоваться перечисленными плюсами, надо точно знать, как сделать автономное электроснабжение частного дома. Ведь правда?

Мы расскажем об устройстве независимых систем энергоснабжения. У нас вы найдете основополагающие принципы устройства и важные нюансы организации подачи электричества в частные жилые объекты. Представленная нами информация тщательно проверена, систематизирована, сведения соответствуют строительным нормативам.

В предложенной нами статье досконально разобраны варианты устройства частных энергетических систем, приведены и оценены все возможные источники получения энергии. Подробно изложены принципы сооружения и действия автономного электроснабжения, представленные данные подкреплены фото и видео.

Содержание статьи:

Общие требования к домашним автономным системам

Чтобы автономный комплекс корректно работал и производил объем энергии, полностью покрывающий потребности всех домашних устройств и предметов бытовой техники, перед монтажом оборудования проводят предварительный расчет общей мощности имеющихся в наличии электропотребителей.

К их числу относятся такие агрегаты, как:

  • отопительная система жилого дома;
  • холодильная техника;
  • устройства по очистке/охлаждению воздуха;
  • крупно- и мелкогабаритные бытовые приборы;
  • насосный комплекс, осуществляющий поставку в дом воды из колодца или скважины;
  • электрический инструмент для текущего ремонта, осуществляемого своими руками, и ухода за строениями и приусадебным участком.

Базовую мощность узнают из сопроводительных документов, выданных производителем и прилагающихся к каждому агрегату. Этот показатель у всех разный, но любые приборы и устройства одинаково требуют стабильной подачи энергии с определенной частотой электропотока и без перепадов напряжения.

В некоторых случаях учитывают еще и такой параметр, как синусоидальность формы переменного напряжения.

Галерея изображений

Фото из

Причиной организации автономного энергоснабжения чаще всего бывает неразвитая или слаборазвитая инфраструктура, в которой строится частный дом или дача

Нередко бывает, что автономные системы, генерирующие ток, сооружают в качестве резервного источника тока, чтобы минимизировать неудобства при перебоях с поставкой в централизованной сети

Для обеспечения питанием слаботочных электролиний и не особо «прожорливых» электропотребителей частники нередко прибегают к устройству экологически безопасных систем

Проще и выгоднее использовать в устройстве автономного электроснабжения газовые, бензиновые и дизельные генераторы. Они производительней, с установкой нет проблем, но к безопасным для окружающей среды источникам это оборудование не относится

Угрозы окружающему природному пространству не создают так называемые «зеленые источники»: ветер, вода, солнце. Их энергия неисчерпаема, к тому же она восстанавливается сама и совершенно ничего не стоит

Ветрогенераторы и солнечные панели на дачах пригодятся для поставки энергии уличному и домашнему светодиодному освещению. Подойдут они для питания жидкокристаллических телевизоров и зарядки мобильной медиа-техники

В удаленном от благ цивилизации туристическом городке ветряки и солнечные панели снизят нагрузку на генератор, обслуживающий весь туристический городок

Если вы счастливый обладатель участка, построенного на берегу реки или бурного горного ручья, есть возможность устроить гидроэлектростанцию. Однако так везет зачастую только жителям поселка, а не частникам

Дом в регионе с неразвитой инфраструктурой

Резервный вариант энергообеспечения

Солнечная электростанция — распространенный тип

Газовый генератор в загородном доме

Ветряки и солнечные панели

Ветрогенераторы в дачном поселке

Энергосистемы туристического городка

Автономная поселковая гидроэлектростанция

Данные о мощности приборов суммируют и таким способом выясняют, сколько реальных киловатт часов должна бесперебойно вырабатывать в день автономная электросистема. Рекомендуется превышать полученное число на 15-30%, чтобы в будущем иметь солидный запас на увеличение потребления энергии.

Автономная электрическая система позволяет круглогодично обеспечивать необходимый уровень комфорта в домах, расположенных далеко от центральных коммуникационных систем, отвечающих за поставку энергоресурса в жилые помещения

На следующем этапе определяют основные технические характеристики будущей энергосистемы. Эти параметры напрямую зависят от ее назначения.

Собираясь сделать резервный источник, подключающийся только в определенный момент, когда недоступно получение электричества через централизованные коммуникации, устанавливают предполагаемое время работы автономного оборудования, и на основании этих данных вычисляют нужную для нормального функционирования системы мощность.

Наличие в частном доме комплекса автономного электроснабжения обеспечивает владельцу полную свободу действий. У него в распоряжении всегда будет нужный ресурс, независимо от того, какую цену установит на электричество государство

Если же на «плечи» автономного оборудования планируют возложить все электрообеспечение в жилом помещении, хозяйственных постройках и на самом приусадебном участке, заранее четко высчитывают примерное дневное потребление.

На эту цифру накидывают еще 20-25% и таким способом получают фактическую базовую мощность, необходимую для полноценной работы коммуникационных сетей, оборудования и бытовой техники.

Выбирая в качестве альтернативного источника поставки энергии солнечные батареи, следует помнить, что в зимний период модули производят в 2-3 раза меньше ресурса, нежели во время наивысшей солнечной активности (с марта по сентябрь)

Имея на руках подробную техническую информацию, приступают к разработке проекта и выводят смету с полным объективным обсчетом предстоящих финансовых затрат на покупку агрегатов и оплату услуг по установке.

Специалисты, разумеется, справятся с монтажом быстрее и качественней, однако попросят за это солидную сумму. Домашние мастера тоже могут осилить основные части задачи, но для осуществления отдельных этапов все же разумнее будет пригласить профессионалов или хотя бы воспользоваться их советами.

Взвешенная оценка независимой системы

Современные системы для автономного электроснабжения используют самые разные ресурсы для выработки энергии. Это позволяет получать качественное электричество без перепадов даже в самых отдаленных и малонаселенных местах, куда еще не успели добраться все блага цивилизации.

Достоинства автономной электрики

Основное достоинство систем автономного электроснабжения – отсутствие норм потребления и платы за использованную энергию. Это позволяет обеспечить в жилом доме любой уровень комфорта, независимо от того, проходят ли рядом центральные коммуникации или нет.

Если предварительные расчеты мощности произведены верно и не занижены, система будет работать как часы и хозяева не столкнутся с такими проблемами, как неожиданное отключение электричества и перепады напряжения.

Веское преимущество автономного энергоснабжения заключается в отсутствии скачков, падения и превышения напряжения в сети, из-за которого в разы быстрее выходит из строя бытовая и компьютерная техника

Сведется к нулю риск того, что бытовая техника, имеющаяся в жилом помещении, выйдет из строя или сгорит из-за неожиданного скачка мощности. Количество и качество получаемой электроэнергии всегда будет одинаковым и именно таким, как было запланировано изначально в проекте.

Оборудование, обеспечивающее независимые поставки электроэнергии, имеет высокий уровень надежности и крайне редко выходит из строя. Это преимущество сохраняет актуальность при соблюдении базовых правил эксплуатации и регулярном обслуживании отдельных элементов и всей системы целиком.

Кроме того, уже сегодня работают экспериментальные программы, позволяющие владельцам продавать излишки электроэнергии государству. Однако об использовании этой интересной возможности стоит подумать заблаговременно, еще на стадии разработки проекта системы электрообеспечения.

Дополнительно потребуется оформить пакет разрешительных документов, подтверждающих способность имеющихся в наличии приборов вырабатывать нужный объем энергии надлежащего качества.

Недостатки независимого электроснабжения

К минусам независимой системы электроснабжения относят довольно высокую стоимость оборудования и значительные расходы на эксплуатацию.

К недостаткам автономного энергоснабжения относят необходимость выделять пространство под размещение оборудования, проводить самостоятельное обслуживание системы и замену изношенных элементов за свой счет

Электрики настоятельно рекомендуют хозяевам очень внимательно производить все расчеты и четко выяснять технические параметры запланированной к монтажу системы. Иначе может возникнуть ситуация, когда агрегат, производящий электроэнергию, выйдет из строя, так и не успев окупиться.

Ремонт автономного комплекса владельцы тоже осуществляют за свой счет, а эти услуги стоят значительных денег. Если же дом находится в отдаленном или труднодоступном районе, за мастерами придется поехать лично или дополнительно оплачивать выезд бригады на место.

Причем делать все понадобится достаточно быстро, так как домашние коммуникации и удобства, работающие на электроэнергии, в это время будут недоступны.

Если в качестве автономной системы по выработке энергии выбраны модули из солнечных батарей, их потребуется периодически очищать от мусора в ветреную погоду, а в зимний период обязательно освобождать от снега. Только при таком уходе они будут полноценно функционировать в течение всего эксплуатационного периода

Значительно снизят шанс поломки автономных устройств регулярный профилактический осмотр и плановое техническое обслуживание действующих агрегатов, но и для этого может понадобиться визит специалистов, стоящий денег.

Конечно, часть таких работ хозяин сделает самостоятельно, но более серьезные моменты, требующие определенного опыта и специфических знаний, все равно повлекут за собой профессиональное вмешательство.

Определение наилучшего источника энергии

Выбор альтернативного источника энергии для автономного – очень важный и ответственный момент, требующий серьезного подхода.

К самым популярным и наиболее распространенным вариантам относятся:

  • генераторы, работающие на дизельном топливе или бензине;
  • солнечные батареи;
  • аккумуляторы большого объема и мощности;
  • гидроэлектросистемы;
  • преобразователи ветряной энергии.

Каждый источник имеет собственные уникальные характеристики и особенности. Владельцам следует заранее с ними ознакомиться и на основании этой информации определить оптимальный вариант системы, способной удовлетворить все электрические нужды частного жилого дома.

Особенности работы генераторов

Генератор – это самый быстрый и простой способ обеспечить частный дом электричеством. Для работы агрегат использует бензин или дизельное топливо и в результате его сжигания выдает необходимое количество энергии.

Главным преимуществом является полная независимость устройства от сезонных изменений и погодных колебаний. К недостаткам относится обязательное наличие на участке специально оборудованного хранилища для топлива, рассчитанного на объем от 200 литров.

Дизельная генераторная установка удобна и проста в эксплуатации, но для полноценного функционирования ей необходимо получать не менее 250 мл горючего в час. Мощные станции, способные обеспечить энергией небольшой частный домик с фактическим потреблением ресурса в несколько киловатт за сутки, будут «есть» примерно литр солярки в течение 60 минут

Чаще всего бензиновые и дизельные генераторные установки используют в качестве резервных или временных источников получения электроэнергии. Это обусловлено тем, что для полноценной работы приборы требуют значительных объемов горючего, стоимость которого постоянно увеличивается.

Мощный бензиновый или дизельный генератор способен при наличии нужного объема топлива обеспечить бесперебойную подачу электричества. Однако устройство в процессе работы производит очень много шума. Чтобы не страдать из-за нежелательных звуков, стоит разместить агрегат в одном из прилегающих хозяйственных помещений, расположенных на некотором расстоянии от собственного жилья и соседских домов

Само оборудование тоже имеет высокую цену и нуждается в профилактическом обслуживании. К более выгодным вариантам генераторных установок относят газовые агрегаты. Они не нуждаются в бесперебойных поставках горючего и не требуют наличия хранилища для топливных материалов.

Однако полноценную работу этих приборов обеспечивает такой пункт, как обязательное подключение к центральной газовой сети, что далеко не всегда является возможным и доступным.

Установка в доме газового генератора осуществляется только на основании пакета разрешительных документов и при обязательном участии в монтаже бригады мастеров из местного газораспределительного предприятия. Подключать к газопроводу прибор самостоятельно не рекомендуется во избежание потенциально возможных в будущем утечек и различных неполадок

Именно из-за этих сложностей генераторы редко выбирают в качестве основного источника для поставки электричества в частный дом.

Зато генераторы – идеальное решение для временного использования, к примеру, на время строительства загородного дома и оформления документов для его подключения:

Галерея изображений

Фото из

Генератор на время проведения строительных работ

Четыре аккумулятора и инвертор

Освещение ночью и в вечерние часы

Освещение для проведения проводки и отделки

На протяжении первых этапов строительства генератор послужит основным источником энергии, а после оформления документов и получения разрешений на подключение к общей энергосети, он станет резервным оборудованием и безусловно не раз пригодится.

Автономные солнечные электростанции

Для снабжения частного жилого дома применяют коллекторы или . Эти устройства поглощают световую энергию и преобразовывают ее в ток, который потом питает системы, устройства и приборы, работающие на электричестве.

Галерея изображений

Фото из

Солнечные электростанции — один из самых практичных, а потому и самых востребованных вариантов организации автономной системы получения электроэнергии

Солнечные панели, генерирующие электричество из падающего на них солнечного света, размещают в большинстве случаев на крышах домов, гаражей, бытовок, террас и подобных сооружений. Они занимают минимум пространства и не доставляют хлопот

Установка и крепление солнечных батарей на крышах и навесах производится по рейкам, способным выдержать вес автономной электростанции

Каждая солнечная батарея состоит из 36 или 72 фотоэлектрических элементов. Число батарей рассчитывают, исходя из реальных потребностей хозяев в электроэнергии. При необходимости систему можно расширить путем установки дополнительных панелей

Для работы солнечной электростанции кроме панелей нужна функциональная аппаратура: контроллер, аккумулятор, инвертор. Все перечисленные приборы выполняют функцию, благодаря которой владельцы систем могут использовать получаемый электроток

Электроэнергия, вырабатываемая солнечной электростанцией, накапливается в аккумуляторах. Их мощность подбирают так, чтобы запаса хватило минимум на сутки работы в пасмурный день

Для того чтобы уберечь оборудование от глубокой разрядки, перегрева и превышения заряда, автономную солнечную электростанцию оснащают контроллерами

Для питания обычных электроприборов, подключаемых к сети переменного тока в 220 В, в схему солнечной электростанции включают инвертор. Гибридные модели этих преобразователей дополнены контроллерами

Сооружение солнечной электростанции

Размещение солнечных панелей на крышах

Установка и крепление солнечных батарей

Модульный принцип сборки системы

Компоненты частной гелио-электростанции

Батарея аккумуляторов для гелиоустановки

Контроллер — средство защиты от перегрева

Преобразователь полученной энергии

Солнечные батареи (панели) представляют собой набор соединенных вместе и заключенных в раму полупроводниковых элементов, перерабатывающих ресурсы света в электрическую энергию. Оборудование не потребляет топлива и не нуждается в сложном высокопрофессиональном обслуживании.

Для содержания объекта в порядке достаточно просто время от времени протирать поглощающее зеркало от пыли и убирать с него мелкий мусор. Установка агрегата на некотором возвышении под углом около 70 градусов создаст условия, при которых в зимний период времени снег не сможет скапливаться на поверхности батарее и препятствовать ее корректной работе.

Регулировка гелиосистемы происходит автоматически. Владельцу не требуется включать или выключать оборудование. Выработанная энергия скапливается в специальных аккумуляторных комплексах и позволяет использовать электричество круглосуточно в индивидуальном, удобно лично для хозяина режиме.

Солнечная батарея напрямую преобразует энергию света в электроток и, в отличие от генераторных установок, делает это абсолютно бесшумно, не мешая таким образом ни жильцам, ни соседям

Солнечные батареи высокого качества очень надежны и рассчитаны на полноценную эксплуатацию в течение как минимум 25 лет. К концу этого периода их работоспособность немного снижается и следующие 20 лет панели выдают ресурс в объеме около 80% от базовой изначальной мощности, заявленной производителем.

Таким образом, общий срок службы батарей составляет 45 лет, что значительно превышает показатели прочих автономных систем.

В отличие от ветряных генераторов, напрямую зависящих от определенных метеорологических явлений, солнечные батареи гарантированно выдают электроэнергию каждый день. В непогожие пасмурные дни их производительность становится немного меньше, но не прекращается полностью

Так как солнечный свет имеется практически везде, гелиопанели почти не имеют ограничений по установке. Размещать их можно на любом незатененном пространстве участка, обращая принимающую поверхность под определенным углом на южную сторону.

Выбирая место для расположения солнечных панелей на приусадебной территории, нужно следить, чтобы рядом не было высоких деревьев и строений, загораживающих солнце и отбрасывающих тень. Иначе батарея не сможет работать в полную силу

Если размеры приусадебной территории не позволяют выделить для оборудования отдельное свободное место, уместно использовать для монтажа системы поверхность крыши жилого дома или кровлю хозяйственных построек.

Несмотря на некоторую хрупкость, солнечные панели имеют значительный вес и требуют четкого и надежного крепления. Перед монтажом надо оснастить кровельную конструкцию прочными балками или подпорками, чтобы в будущем крыша не обвалилась, не выдержав дополнительной нагрузки, не предусмотренной изначальным проектом

Ветряные и гидроэлектрические системы имеют фиксированный уровень мощности. У гелиосистем эта величина плавающая и зависит только от количества установленных батарей. Солнечные панели можно использовать в качестве дополнительных энергетических источников. В этом случае понадобится , с которым ознакомит рекомендуемая нами статья.

Если в большом количестве энергии на данный момент нет потребности, можно поставить агрегат миниатюрных габаритов, а в случае надобности в удобное время нарастить дополнительные панели и увеличить объем получаемого ресурса.

Энергия ветра для автономного электроснабжения

В том случае, когда метеорологические или какие-либо другие объективные причины не позволяют установить солнечные батареи или коллекторы, есть смысл обратить внимание на . Он представляет собой турбину, размещенную на высоких (от 3 метров) башнях.

Она улавливает кинетическую энергию вихревого потока, преобразует ее в механическую энергию вращением ротора и потом превращает в электроресурс посредством специальных инверторов.

Владелец частного дома, запланировавший установку ветряного генератора мощностью более 10 кВт, должен тщательно изучить информацию об изменениях направления и силы ветра в своей местности за последние 20 лет

Статистику могут предоставить метеослужба и различные интернет-сервисы, позволяющие наблюдать за погодой в онлайн-режиме. Если ветра в регионе считаются редким явлением и не имеют нужной силы, монтировать «ветряк» будет нецелесообразно.

Галерея изображений

Фото из

Ветрогенератор на загородном участке

Контроллер для ветряных установок

Аккумуляторы для запаса заряда

Инвертор для преобразования получаемого тока

Агрегат отличается надежностью, не создает вредных выбросов в атмосферу и не оставляет отходов производства, но для полноценной работы остро нуждается в постоянном ветре, дующем со скоростью не менее 14 километров в час. Это очень важное условие, и если его не соблюсти, прибор просто не справится с поставленными задачами.

Локальные системы гидроэнергии

Использование гидротурбины для обеспечения жилого дома электричеством – вполне реальный и выгодный вариант, но лишь в том случае, когда вблизи строений располагаются речка или озеро. Небольшая система, работающая на энергии воды, абсолютно безопасна как в экологическом, так и в социальном плане, очень проста в эксплуатации и имеет хороший КПД.

Малые гидротурбины полностью автоматизированы и не требуют участия в своей работе человека. Качество вырабатываемой ими энергии соответствует всем требованиям ГОСТа как по частоте, так и по уровню напряжения

Срок полноценной работы превышает 40 лет. Для корректного функционирования система не нуждается в крупных водохранилищах и не требует затопления больших территорий.

Галерея изображений

Фото из

Вариант использования энергии воды

Самодельная турбина из колесных ободов

Принцип работы мини гидроэлектростанции

Шнек в устройстве гидроэлектростанции

Перед установкой необходимо составить проект монтажа и получить соответствующие разрешительные документы.

Аккумуляторы для автономных систем

Принцип работы аккумулятора понятен и несложен. Пока в центральной сети имеется электричество, батареи заряжаются от розетки и накапливают в своих блоках ресурс. функционируют аналогичным образом.

Когда поставки энергии прекращаются, модули через специальную отдают электрику бытовым приборам и различным домашним системам.

Выбирая аккумулятор для создания резервной электросистемы в жилом доме, стоит определить, какие приборы и модули бытовой техники обязательны к подключению в случае отсутствия света. Сложив вместе их базовую мощность, можно получить число, обозначающее емкость аккумулятора, способного обеспечить энергией самые необходимые устройства

Для постоянного обеспечения жилого помещения электричеством они не подходят, зато с ролью резервного комплекса справятся на отлично.

С лучшими разработками для организации альтернативной энергетики загородного дома ознакомит , полностью посвященная этому интересному вопросу.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик №1 наглядно продемонстрирует, как собрать своими руками автономную систему электроснабжения частного дома из солнечных батарей. В видео даны полезные советы от мастера с подробным показом каждого действия и описанием используемого оборудования:

Ролик №2 знакомит с тем, что следует выбрать для создания в доме резервной электрической системы: генератор или аккумулятор. Обзор агрегатов, плюсы и минусы, сравнительные характеристики и принцип работы поможет самостоятельным мастерам в осуществлении идеи:

Ролик №3 представляет, как работает ветрогенератор, способен ли он покрыть все потребности среднестатистического жилого дома в электроэнергии:

Роликом №4 представлен независимый комплекс электроснабжения для загородного дома с использованием различных ресурсов и установок. Обозначены достоинства и недостатки системы из солнечных панелей, инвертора МАП и прогрессивного ветрогенератора:

Потребность в организации автономного электричества для частного дома может возникнуть по разным причинам, например, из-за проблематичности подключения к уже существующей сети или ввиду отсутствия центральных коммуникаций в районе расположения жилья.

Нестабильно подающееся напряжение, перебои питания или регулярные отключения тоже могут вынудить владельцев недвижимости задуматься о получении энергии из альтернативных источников. Правильно рассчитанная и корректно смонтированная система позволит забыть о всех проблемах с электрикой.

Расскажите о том, как сооружали автономную систему энергообеспечения на загородном участке. Не исключено, что в вашем арсенале есть способы, не приведенные в статье, и сведения, полезные для посетителей сайта. Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке, делитесь впечатлениями, размещайте фото, задавайте вопросы.

готовые решения — схемы и фото автономного электроснабжения загородного дома

Автор: Кургузов А.В, инженер по электроснабжению

Постоянный рост тарифов на услуги поставщиков электроэнергии ведет к неоправданному увеличению расходов на содержание частного жилья. Автономное электроснабжение дома, организованное одним из многочисленных, существующих на данный момент способов, поможет эффективно решить эту проблему и обрести независимость от централизованных энергосетей

Требования к автономным системам электроснабжения

Чтобы автономное электроснабжение частного коттеджа оправдало вложенные в его организацию средства, надежно функционировало в течение длительного периода времени с обеспечением должного уровня безопасности, необходимо, чтобы оно соответствовало целому ряду требований:

  1. Неукоснительное соответствие эксплуатируемого оборудования нормам пожарной и электробезопасности
  2. Невысокий уровень шумов или наличие соответствующей звукоизоляции
  3. Возможность работы энергосистемы без вмешательства человека в течение длительного периода времени
  4. Экономичность за счет низкого потребления энергоносителей
  5. Ремонтопригодность и несложное эксплуатационное обслуживание
  6. Надежная работа независимо от времен года и погодных условий
  7. Экологическая безопасность устанавливаемого оборудования

Но главным требованием является бесперебойность и устойчивость электропитания всех энергопотребителей и электрооборудования, составляющего систему жизнеобеспечения вашего жилища.

Монтажу независимой системы должен предшествовать этап создания проекта электрики с предварительными расчетами всех необходимых параметров.

Более подробно о требуемых характеристиках можно прочесть в ПУЭ, а так же других действующих нормативах, регламентирующих данную область деятельности.

Плюсы и минусы автономного электроснабжения

Современные достижения науки и техники позволяют применять в автономных схемах электроснабжения самые разнообразные энергоресурсы и способы преобразования энергии. Все они имеют, как свои преимущества, так и недостатки.

Плюсы независимых энергосистем

  • Возможность организации полноценного энергоснабжения коттеджа в удаленных и малонаселенных пунктах с отсутствием доступа к централизованной подаче электроэнергии
  • Отсутствие необходимости платить за услуги поставки электричества и соблюдать социальные нормы потребления энергии
  • Независимость качества и бесперебойности электрики от внешних факторов и энергопоставляющих компаний
  • Отсутствие риска выхода из строя бытового электрооборудования из-за внезапных скачков напряжения (при правильных предварительных расчетах и соблюдении эксплуатационных норм для используемых систем)
  • Возможность получения дополнительного дохода от продажи излишков электроэнергии государственным структурам в рамках одной из действующих экспериментальных программ

Минусы:

  • Оборудование независимых систем электропитания является дорогостоящим
  • Независимое энергоснабжение имеет длительный срок самоокупаемости
  • Все расходы на ремонт и обслуживание ложатся на плечи домовладельца
  • Необходимость самостоятельного регулярного ухода и обслуживания установленного оборудования

Виды и выбор источников энергии

Проблема выбора того или иного вида независимого электроснабжения для загородного коттеджа сводится к поиску доступного и недорогого источника энергии. К таковым относятся топливные электрогенераторы, работающие на бензине, солярке, других нефтепроизводных и природном газе.

Наиболее дешевым топливом считается природный газ. Но, чтобы такая энергосистема работала бесперебойно, необходимо наличие газификации.

Генераторы, использующие дизельное топливо, бензин и пр., потребуют наличия специальной емкости для хранения горючих жидкостей с необходимостью регулярного пополнения их запасов.

Среди автономных систем, преобразующих общедоступные природные виды бесплатной энергии, наибольшее распространение сегодня получили:

  • Полупроводниковые панели, преобразующие солнечную энергию в электрическую – солнечные батареи
  • Ветровые генераторы, вращаемые энергией ветра
  • Небольшие гидроэлектростанции

Выбирая тот или иной вид электроснабжения для своего коттеджа, необходимо учесть все его технические характеристики, плюсы и минусы, имеющиеся потребности в электроэнергии, а также экономическую составляющую вопроса.

Далее рассмотрим более подробно каждую из перечисленных независимых энергетических систем в плане использования их на практике.

Готовые решения – какие бывают?

В настоящее время промышленность предлагает множество вариантов по организации независимого электроснабжения частных домов. В зависимости от поставленных целей, а так же имеющегося бюджета, Вы можете выбрать для себя одно из них. А предоставленная ниже информация поможет сориентироваться в достоинствах и недостатках каждого из вариантов и определиться с выбором.

Генераторы, работающие на жидком горючем

Это наиболее распространенные виды электрогенерирующих установок. Они позволяют быстро организовать независимое снабжение электричества Вашего коттеджа и участка, обладают для этого достаточной мощностью и надежностью.

Главным преимуществом жидкотопливных генераторов является их независимость от внешних погодных и других условий. Однако, из-за дороговизны дизельного топлива, бензина и других нефтепроизводных, данные системы получили распространение только в качестве резервных, используемых при отключении централизованной подачи электроэнергии. Мало кто может себе позволить сжигать от 0,25 до 1 литра топлива в час круглосуточно и ежедневно. Да и требующееся регулярное техническое обслуживание подобных агрегатов обходится недешево.

Еще один недостаток жидкотопливных энергетических установок – это высокий уровень шумов и повышенные требования безопасности. По этим причинам под дизельный или бензиновый генератор приходится оборудовать отдельное помещение, включая установку отдельной емкости для хранения запасов топлива.

Газовые электрогенераторы

Еще один вариант, с помощью которого можно реализовать автономное электроснабжение загородного дома – готовые решения с использованием оборудования, работающего на природном газе. Данные установки считаются экономически более выгодными в сравнении с жидкотопливными генераторами.

Однако их монтаж требует большого количества разрешительной документации, а так же профессиональных монтажных работ, выполняемых специалистами газовой компании. Также, при выборе данного варианта необходимо заказать проекта установки и последующего его согласование со всеми заинтересованными инстанциями.

Солнечные батареи

Солнечные батареи состоят из множества полупроводниковых элементов, в которых происходит преобразование световой энергии солнца в электричество.

Солнечная домашняя электростанция не требует никакого дополнительного топлива. А расходной частью при ее обустройстве является лишь стоимость закупаемого оборудования (солнечные панели, аккумуляторные батареи, инверторы, контроллеры, прочая аппаратура и материалы).

Эксплуатационное обслуживание солнечных батарей заключается в их правильной ориентации относительно солнца, а так же в регулярном протирании панелей от пыли, грязи, посторонних предметов, включая уборку снега в зимний период. Впрочем, установка панелей под определенным углом (около 70° относительно поверхности), препятствует скоплению на них снежных масс.

Возможность круглосуточного использования солнечной энергии обеспечивают накапливающие ее в течение дня аккумуляторы. При этом солнечная электростанция абсолютно бесшумна и экологически безвредна.

Заявленная производителем мощность солнечных батарей сохраняется в течение первых 20-25 лет эксплуатации. Затем уровень вырабатываемой электроэнергии снижается примерно на 20% и сохраняется в течение следующих 20 лет.

Облачность и другие погодные условия незначительно снижают производительность такого энергогенерирующего комплекса. Серьезно повлиять на эффективность солнечных панелей может только искусственная затененность и неправильное расположение их относительно солнца. Как правило, батареи должны «смотреть» на юг своей лицевой частью, где и расположены полупроводниковые элементы.

При размещении солнечных батарей на крыше коттеджа стоит позаботиться о дополнительном креплении кровли. Панели имеют немалый вес, что может пагубно сказаться на прочности не усиленных несущих конструкций.

Мощность солнечной электростанции можно наращивать в широких пределах, добавляя дополнительные панели и аккумуляторные банки, в зависимости от имеющихся энергетических потребностей.

Ветровые генераторы

Еще один источник альтернативной энергии – ветрогенератор. Он позволяет организовать экологически чистое автономное электроснабжение частного коттеджа за счет бесплатной энергии ветра.

Технически устройство представляет собой турбину, вращаемую атмосферными воздушными потоками. Ветряки располагают обычно на крышах зданий, а так же на стойках, мачтах и башнях высотой более 3 м.

В подобных генераторах происходит преобразование кинетической энергии вихревых воздушных потоков в механическую энергию вращающегося ротора, который и вырабатывает электричество для бытовых целей.

Чтобы определить целесообразность монтажа ветровой установки и ее будущую эффективность, необходимо тщательно изучить статистические данные метеослужб о силе и направлении ветров в районе проживания. Это надо сделать хотя бы за последние пару десятков лет. Подобную информацию можно почерпнуть в интернете, на сайтах погодной тематики.

Оптимальным условием для полноценной работы ветрового электрогенератора считается наличие постоянных ветров со скоростью 14 км/ч и более. Иначе, дорогостоящий агрегат просто не будет справляться со своими функциями, и вырабатывать достаточно электроэнергии для нужд вашего жилища.

К дополнительным достоинствам ветровых электрогенераторов можно отнести высокую надежность, отсутствие вредных выбросов и отходов, загрязняющих атмосферу и окружающую среду.

Бытовые гидроэлектростанции

Использование бесплатной энергии воды в целях вырабатывания электрической энергии требует наличия вблизи коттеджа естественного водоема. Системы переработки гидроэнергии в электрическую обладают высоким КПД, отличными показателями безопасности и экологичности.

Современные гидравлические турбогенераторы имеют высокую степень автоматизации и обеспечивают надлежащее качество вырабатываемой электроэнергии – стабильные показатели по частоте и напряжению.

Установка подобного агрегата в личных целях требует наличия проекта, согласованного с ведомством, управляющим водными ресурсами данной местности, а также иной разрешительной документации.

Как сделать автономную электростанцию своими руками

Полноценную систему независимого электроснабжения коттеджа можно сегодня собрать самостоятельно. Для этого необходимо обладать определенным опытом, техническими навыками, а так же знаниями о составе и принципе действия независимых энергетических комплексов.

В состав любой альтернативной схемы снабжения коттеджа электроэнергией входят следующие компоненты:

  1. Исходный источник электрической энергии – топливный генератор или один из альтернативных источников, описанных выше (солнечные батареи, ветровая или гидравлическая турбина)
  2. Блок заряда аккумуляторов, преобразующий параметры электроэнергии от первичного источника для передачи и накопления ее в аккумуляторных батареях
  3. Накапливающие электроэнергию аккумуляторные батареи
  4. Инверторное устройство, преобразующее напряжение аккумуляторов до необходимых параметров бытовой электросети (220 В, 50 Гц)
  5. Кабели и провода электропроводки, выключатели, автоматы, розетки, распределительные щитки и т.д.

Подобрать и приобрести необходимые составляющие не составит труда. Все упирается лишь в финансовые возможности и существующие потребности в электроэнергии.

Эффективность будущей энергосистемы будет зависеть от правильности первоначальных расчетов, качества подобранного электрооборудования и ваших умелых действия как монтажника.

Поскольку стоимость большей части необходимых устройств довольно велика, если Вы не уверены в своих навыках и умениях, лучше обратиться за советом и помощью в монтаже к профессионалам. Только так Вы получите гарантию эффективности и окупаемости своей независимой системы энергоснабжения.

Читайте другие статьи по данной тематике

Услуги по данной тематике

Система резервного автономного электроснабжения загородного дома

Электроснабжение в доме играет очень большую роль. От него напрямую зависит работа практически всех коммуникаций. Особенно это важно, если в доме имеется насосная система подачи воды или нет газового обеспечения. Всё основывается на электричестве, и большинство людей для загородных домов выбирают центральную подачу электричества, но некоторые делают ставки на автономное электроснабжение дома.

Вернуться к оглавлению

Содержание материала

Центральное электроснабжение

Для обеспечения электричеством загородного дома может служить несколько источников:

  • центральная электрическая сеть;
  • топливные электростанции;
  • возобновляемые источники.

Центральное обеспечение электричеством довольно дорогое удовольствие и не всегда применяется в загородных домах.

Совет. Перед тем, как заключать договор с центральной станцией электрообеспечения, предварительно стоит оценить свои затраты электроэнергии. Возможно, выгоднее осуществлять автономное обеспечение электрической энергией.

Топливные электростанции

Топливные электростанции считаются автономным обеспечением электричества, так как работают на основе топлива. Они имеют один большой недостаток, который основывается на том, что топливные генераторы не могут обеспечивать круглосуточное бесперебойное обеспечение электричеством всего дома. Также генератор во время своей работы издаёт довольно неприятные звуки. Покупка такого источника электричества обойдётся в копеечку – станет постоянной необходимость приобретать топливо. Но если всё-таки есть возможность приобрести его, то лучше всего остановить свой выбор на более известных фирмах производителей.

Совет. Топливный генератор можно использовать в доме, предназначенном для временного проживания, и подача электричества производится выборочным путём.

Схема работы топливной электростанции для частного дома

Генераторы могут подавать электрический ток, независимо от погодных условий и состояния центральных электрических сетей. Такой метод обеспечения электричеством дачного домика считается экономически выгодным, так как на генератор работает не постоянно. Но есть такой тип генераторов, которые способны вырабатывать электроэнергию постоянно, они требуют значительных финансовых затрат.

Вернуться к оглавлению

Возобновляемые источники подачи электричества

Такими источниками вырабатывания электрического тока могут быть ветер или солнце. Природные источники энергии считаются экологически чистыми и с каждым годом набирают всё большую популярность. Практически каждый фермер стремится отказаться от центрального электроснабжения и обезопасить себя от ненужных расходов на оплату электричества, и сделать это можно с помощью солнечных батарей на крыше дома.

Возобновляемые источники электрической энергии не требуют топлива и лишних затрат, так как их стоимость зависит от ценовой политики такой системы электрообеспечения, экологически чистые источники энергии считаются экономически выгодными.

Солнечные батареи, расположенные на крыше дома

Выбор электрообеспечения

При постройке дома собственнику приходится решать большое количество вопросов, связанных с коммуникациями. Первым делом встаёт вопрос об обеспечении дома или дачи электричеством.

Очень часто с помощью электричества работает система водоснабжения и даже канализации. Именно по этой причине загородный дом требует постоянной подачи электричества. Чему именно отдать предпочтение решать может каждый самостоятельно. Но в большинстве случаев предпочтение отдают автономному электроснабжению.

Вернуться к оглавлению

Система автономного электроснабжения дома

Такие системы представляют собой совокупность источников преобразования электроэнергии, которые могут существовать отдельно от центрального электрообеспечения. Они в состояние обеспечивать электричеством не слишком большой объект. Для них как раз подойдёт маленький дачный домик.

Совет. Если площадь дачного или загородного дома довольно большая, то будет уместно использовать не один, а несколько таких систем для обеспечения электричеством дома.

Система автономного электрического тока включает в себя:

  • непосредственный источник электрической энергии;
  • систему преобразования энергии;
  • автоматический пуск;
  • аккумуляторные батареи;
  • блок коммутации;
  • стабилизатор напряжения;
  • подвод внешней электрической энергии.

Схема подключения такого электроснабжения небольшого дачного дома

Как правило, на сегодняшний день отключение электрической энергии происходит только в аварийных ситуациях. К сожалению, на дачных участках бесперебойной подачи электричества нет, и очень часто энергия поступает до определённого времени. Решением такой проблемы стали системы автономного электрического обеспечения. Современные системы продуманы до мелочей. Они могут обеспечивать электричеством огромные здания и даже стадионы, и дают возможность бесперебойно работать любому жилому помещению.

Топливные генераторы

топливные генераторы имеют два вида обеспечения: бензин и дизель.

Для маленького дачного домика, который будет обеспечиваться электричеством непостоянно, будет рационально использовать электрический генератор, который работает на бензине. Его мощность относительно небольшая. Он имеет свои преимущества:

  • низкий уровень шума при работе;
  • доступная цена;
  • компактность;
  • практичность.

Как правило, такие модели генераторов оснащены автозапуском и электростартером. Они могут автоматически запускаться при отключении основного питания и помогают предотвратить некоторые нежелательные последствия, которые связаны с потерей электричества.

Если перебои в подаче электрической энергии очень частые, то в таком случае будет лучше использовать генератор, который работает на дизеле. Он поможет обеспечить электричеством жилой дом на довольно длительный промежуток времени. Зачастую он способен достигать и нескольких дней. Такой генератор остаётся выбором большинства людей.

Схема устройства топливного генератора

Дизельные генераторы стоят в разы дороже генераторов, которые работают на бензине. Но, не смотря на это, такой вид автономного электроснабжения считается экономичным. Всё это происходит по причине низкой стоимости самого топлива и экономичном расходе его при работе генератора.

Совет. Если площадь дома велика, то лучше всего использовать дизельные генераторы, которые вырабатывают электрическую энергию в несколько раз дольше и больше, чем бензиновые.

Не стоит забывать и о безопасности дизельных генераторов. Дизель в обычных условиях не имеет тенденцию к возгоранию и горению. Но здесь необходимо учесть качество самого топлива, которое должно соответствовать всем ГОСТам и европейским стандартам. Перед применением топлива нужно провести ряд работ. Надо очистить дизель при помощи специальных фильтров — влагоотделителей.

Выбор генератора

Осуществлять выбор такого автономного электрического обеспечения, нужно исходя из требуемой мощности. Для этого необходимо определится с приборами, которые будут использоваться в доме и определить их характеристики. Большое значение имеет применение в доме насосов, разнообразных моек, сварочных аппаратов и много другого. Расчёт необходимой мощности немного усложняется.

Совет. Если в доме будет использоваться большое количество электрических приборов, то лучше остановить свой выбор на мощном генераторе, который обеспечит бесперебойную работу всех приборов.

Для того чтобы обеспечить правильное обеспечение электрической энергией загородного дома, изначально стоит сделать правильную разводку электропроводов и рационально распределить напряжение в сети.

Дизель-генератор высокой мощности

Такие генераторы способны удовлетворять потребности довольно большого жилого дома. Иногда их используют для обеспечения электрической энергии целого посёлка или промышленного предприятия. Такой вид генератора считается очень серьёзным аппаратом, который в полной степени может заменить центральное электроснабжение. Самым главным в любом генераторе будет его двигатель, который может быть бензиновый или дизельный.

Пример дизель-генератора высокой мощности

Фазы генератора

При выборе генератора стоит обращать внимание не только на вид топлива, от которого он будет работать, но и на количество допустимых фаз. Генератор может быть однофазным и трёхфазным.

Трёхфазные модели рассчитаны на большие площади. Генераторы с одной фазой очень часто применяют для маленьких дачных домиков, где требуется обеспечить бесперебойную работу только бытового оборудования. Если же в дальнейшем будет нужда применять и другое оборудование, которое требует большой подачи электрической энергии, то можно и приобрести трёхфазный генератор. Есть возможность также выбрать вид топлива, на котором будет работать такой агрегат. Такую установку можно приобрести на шасси, что в значительной степени обеспечит лёгкость при транспортировке аппарата.

Совет. Помещение для генератора также должно соответствовать всем стандартам. В нём не может быть повышенной влажности, постоянно должен поддерживаться один и тот же температурный режим.

Шумоизоляция и охлаждение генератора

В любом генераторе уже имеется система собственного охлаждения. Она может быть двух видов: жидкостной и воздушной.

Воздушное охлаждение очень часто применяется только в генераторах с небольшой мощностью. Жидкостное охлаждение приемлемо для более мощных аппаратов, между такими видами охлаждения практически нет разницы.

Работа генератора создает много шума, для того чтобы в доме обеспечить комфортное пребывание, стоит изначально задуматься над системой звукоизоляции помещения, в котором будет работать генератор.

Чертёж устройства системы охлаждения генератора

На сегодняшний день очень большое количество производителей генераторов выпускают модели таких агрегатов с низким уровнем шума. Генератор имеет дополнительный шумоизоляционный кожух. Также сам двигатель стоит в линейке низкошумных аппаратов. Всё это не может обойти стороной и ценовую политику. Такой генератор будет стоить в несколько десятков раз дороже, чем стандартные модели.

Совет. Можно специально для генератора изготовить контейнер, в который он будет помещаться вместе с блоком автоматического управления.

Как правило, резервное электроснабжение дома осуществляется при помощи генераторов.

Газопоршневые электростанции

Такие системы электроснабжения работают на основе природного газа. Они привлекают покупателей своей стоимостью. Мощность мини-станции довольно небольшая. Система подключается непосредственно к газопроводу. Газопоршневые электростанции можно использовать только в том случае, если на дачном участке есть газовое обеспечение. В противном случае, применение таких аппаратов просто невозможно.

Газопоршневая электростанция

Солнечные батареи

На сегодняшний день способ обеспечения электрической энергией при помощи солнечных батарей очень популярен. Деньги на установку такой системы могут быть потрачены значительные, но в скором времени они окупятся и станут даже приносить прибыль.

Схема устройства электроснабжения дома с помощью солнечных батарей

Выработка электричества в таких системах зависит от количества поступающей солнечной энергии на специальный фотоэлектрический модуль. А солнечная энергия в каждом регионе может быть разной. Именно по этой причине стоит предварительно перед вложением в солнечные батареи оценить количество поступающей солнечной энергии в определённом месте и составить чертёж расположения панелей. Это можно сделать на основе исследований разнообразных метеостанций или гидрометеослужб.


При строительстве загородного дома всегда желательно предварительно продумать автономное электроснабжение дома. Оно может понадобиться в любой момент в случае аварийного отключения централизованного электропитания.

Автономное электроснабжение дачи и коттеджа на основе инвертора

Для организации автономного электроснабжения дачи с домиком сезонного проживания, частного дома или коттеджа часто применяют солнечные электростанции с аккумуляторными батареями высокой емкости. Такая система обеспечивает бесперебойное электропитание потребителей независимо от того, имеется ли основной источник электроснабжения или нет. Рассмотрим особенности автономного электроснабжения на основе солнечных электростанций, и какую роль в оборудовании играют инверторы.

Особенности и принцип работы солнечной электростанции для дачи и коттеджа

Все солнечные электростанции делятся на 3 типа:

  • Сетевые. Вырабатывающаяся электроэнергия поступает во внутреннюю сеть, а при её нехватке для потребителей происходит отбор из промышленной сети.
  • Автономные. Подключение к промышленной сети отсутствует. Вырабатываемое электричество питает потребителей, а избытки энергии накапливаются в аккумуляторных батареях. Питание в темное время суток осуществляется от АКБ.
  • Гибридные. Днем питание осуществляется от электроэнергии, полученной от солнечных панелей, способствуя снижению электропотребления из промышленной сети. В случае отключения основного источника питания электричество поступает уже от АКБ.

Автономные или гибридные системы состоят из PV модулей (фотоэлектрические панели), контроллера, блока аккумуляторных батарей, инвертора. Преобразованная в электричество энергия солнечного света через контроллер направляется на АКБ, после чего с инвертора переменным током на все потребители (например, дверной замок). Для автономных или гибридных систем используются необслуживаемые GEL аккумуляторы.

Для эффективной работы автономных солнечных электростанций требуется строгое соответствие нескольким условиям:

  • Установка PV панелей на крыше или стене дома, коттеджа или на отдельно стоящем каркасном сооружении. Солнечные панели должны быть установлены под определенным углом и направлены на юг, во избежание больших потерь энергии.
  • Быстрый доступ к панелям для очистки от загрязнений, снега в зимнее время.
  • Достаточное количество панелей и аккумуляторных батарей для бесперебойного снабжения основных потребителей электроэнергии (освещение, телевизор, холодильник и пр.).

Частые отключения электроэнергии на даче или в доме

Если используется гибридная солнечная электростанция, есть возможность питания от промышленной сети или имеется только промышленная сеть, а установка PV панелей нецелесообразна, но при этом часто встречаются отключения электричества на несколько часов, то решить проблему поможет система резервирования на основе инвертора.

Принцип работы инверторного ИБП следующий:

  1. При наличии основного источника питания ток не поступает на АКБ (нет буферного режима, срок службы аккумулятора увеличивается).
  2. Если происходит отключение электричества, то цепь питания автоматически переключается на резерв – постоянный ток из АКБ через инвертор преобразуется в переменный, и поступает на потребителей.
  3. При возобновлении основного электроснабжения происходит обратное переключение цепи.
  4. В солнечную погоду PV модули преобразуют энергию света в электричество, которое через контроллер поступает на блок АКБ для их подзарядки.
  5. После заряда аккумуляторов ток на них не поступает, электроэнергия, получаемая от солнечных батарей, поступает к потребителям вместе с электричеством из промышленной сети (гибридная система).

Инверторный источник бесперебойного питания позволяет решить проблему с частыми отключениями электроэнергии в дачных или коттеджных поселках. При выборе подходящего варианта для работы совместно с солнечной электростанцией учитывают пиковую потребляемую мощность, частоту и продолжительность отключений электричества (влияет на время резервирования, количество аккумуляторных батарей в блоке).

Системы резервирования могут успешно применяться не только с солнечными электростанциями, но и с ветрогенераторами. Можно подобрать решение для резерва на время вплоть до 24-48 часов. Среди готовых источников бесперебойного питания на основе инвертора есть варианты на 1-3 кВт, а также на 5-10 кВт и выше, что позволит обеспечить электричеством дачу или коттедж с большим количеством одновременно работающих потребителей тока.

Обратите внимание, долговечность системы зависит от условий эксплуатации.

Необслуживаемые AGM аккумуляторы, используемые в в источниках бесперебойного питания, прослужат до 8-10 лет при хранении в нормальных условиях.

В циклическом режиме (то есть при частых циклах заряда-разряда и глубокого разряда) может наблюдаться выход АКБ из строя уже через 3-5 лет.

Автономное электричество для дома: сравнение эффективности и стоимости

Современная цивилизация целиком и полностью зависит от электричества. Без него не может быть и речи о комфорте и тепле в доме. К сожалению, наличие в сети тока ни коим образом не зависит от воли хозяина дома. Часто случаются аварии или регламентные работы, которые порой на несколько часов могут оставить пользователей без электроснабжения. В условиях суровой зимы это может привести к достаточно серьезным последствиям вплоть до размораживания системы отопления. Особенно эти проблемы актуальны для жителей частного сектора или загородных домов. В таких условиях вполне логичной видится возможность устройства автономной системы электроснабжения, которая может быть использована в случае аварийных ситуаций с целью временного поддержания работоспособности хотя бы основных электроприборов. Мы предлагаем вашему вниманию несколько способов, позволяющих подвести автономное электричество для дома: сравнение эффективности и стоимости этих моделей.

Пример энергонезависимого домохозяйства

Автономное электроснабжение загородного дома: выбор подходящего источника

Вся большая проблема создания системы автономного электроснабжения для дома упирается в сами источники альтернативного обеспечения электричеством, которых в современном мире придумано пока еще не очень много. Их можно с легкостью сосчитать на пальцах одной руки – это бензиновый, дизельный или ветряной электрогенератор, аккумуляторы и солнечные батареи. Все эти альтернативные источники обладают не только преимуществами, но и определенными недостатками, с которыми требуется непременно разобраться в первую очередь.

  • Различного рода генераторы являются наиболее простыми и дешевыми техническими устройствами, которые могут эффективно обеспечить домовладение определенным количеством электроэнергии. Большинство из них работает от двигателя внутреннего сгорания, бензинового или дизельного. Поэтому для их эффективного и бесперебойного функционирования требуются достаточно большие запасы бензина или дизельного топлива. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии на протяжении хотя бы 2 – 3 дней, потребуется не менее 100 – 200 л. топлива. В этом плане выгодно отличаются особые газовые электрогенераторы, которые работают от природного газа, подведенного к дому. В этом случае автоматически решается проблема с источником топлива. Также отличным вариантом обеспечения дома беспрерывной подачей электроэнергии является ветряной генератор, но у него имеется достаточно большой недостаток – чаще всего, подобные установки обладают немалыми размерами, и к тому же для своей эффективной работы они требуют наличия целого комплекса дополнительного электротехнического оборудования. Но об этом поговорим позже, а сейчас рассмотрим иные источники резервного автономного электроснабжения для частного дома.

Генератор с двигателем внутреннего сгорания, выполняющим функцию силовой установки

  • Солнечные фотоэлементы способны обеспечить «дармовой» электроэнергией не только ваш дом, но соседей. В западных странах излишки полученной таким путем электроэнергии скупают у собственников энергетические компании. Контроль учета проданной электроэнергии измеряется счетчиком, только хозяин не платит по нему, а получает деньги. Нам пока еще до этого далеко, но первые дома, оборудованный солнечными панелями уже появляются. У такого источника имеется недостаток – это его габариты. Для обеспечения дома достаточным количеством энергии вся его крыша должна быть покрыта солнечными батареями. Кроме того, к ним еще нужно большое количество различного дополнительного оборудования, которое призвано не только накопить, но и преобразовать низковольтный ток в подходящий для электроприборов. Обычно такие приборы занимают площадь не менее 6 м2, поэтому для них требуется отдельное помещение.

Солнечные батареи, покрывающие крышу частного дома

  • Аккумуляторные батареи, которые можно использовать только в качестве аварийного электроснабжения, либо в качестве накопителей для различного рода генераторов. Во время присутствия в сети электричества эти батареи будут заряжаться, а в его отсутствии они начнут отдавать энергию потребителям. Этот процесс регулирует так называемый инвертор, который просто повышает напряжение в 12V до пригодных нам 220V. Очевидно, что такой источник нужно использовать только для обеспечения энергией жизненно важных приборов, и то в течение короткого времени. Чем больше суммарная емкость аккумуляторов, тем больше времени они смогут обеспечивать электроэнергией приборы.

Система аккумуляторов для аварийного электроснабжения

Это все возможные источники электроснабжения, если не брать во внимание совсем уж экзотические вроде геотермальных, водяных или работающих по принципу термопары. Теперь рассмотрим то, как они устроены и работают.

Системы на топливных генераторах

Основная мега задача дизельного, бензинового либо газового генератора в схеме работы системы бесперебойного снабжения электроэнергией жилого или нежилого объекта – вовремя подключаться к работе и обеспечивать необходимое оборудование дома автономной электроэнергией. Кроме того, не менее важной задачей такого источника электроэнергии имеет место быть своевременное его отключение. Это важно, так как при столкновении двух встречных потоков заряженных электронов в проводниках произойдет, как минимум полное перегорание некоторых приборов, возможно дорогостоящих, а как максимум настоящий пожар со всеми тяжелыми вытекающими последствиями.

Исходя из этих принципов уже давно разработана принципиальная схема и алгоритм включения любых топливных генераторов в работу. В случае, когда в электрической сети имеется напряжение, они просто спят тихим и непоколебимым сном, но как только по какой-то причине оно пропадает, специальное электромеханическое реле тут же замыкает цепь между блоком аккумуляторов и генератором, в результате чего последний просыпается, заводится и начинает исправно вырабатывать электроэнергию. Обратный процесс происходит при внезапной подаче электроэнергии в сеть из вне. Контакт контроллера размыкается и генератор останавливается, поток электронов прекращается.

Схема подключения генератора к сети внутри дома

По такому немудреному принципу работает автономное резервное электроснабжение при участии топливных электрогенераторов. А вот когда речь идет о постоянном, а не резервном электроснабжении, то здесь все еще элементарнее – вместо единственного генератора используется два. При этом второй является просто резервным и включается только тогда в работу, когда первый ломается или в нем заканчивается топливо. Также существуют грамотные схемы поочередного подключения генераторов – такой принцип позволяет не слишком перегружать один из агрегатов, что значительно увеличивает срок их службы. Системы, основанные на топливных генераторах не так дороги, как бестопливные устройства и менее сложны. Их эффективность тоже гораздо выше. Однако для их функционирования требуется топливо.

Принцип работы и устройство бестопливных источников электроснабжения

Автономная система снабжения электроэнергией с участием бестопливных источников энергии в настоящее время является самой технологичной и сложной. Это обусловлено тем, что кроме технологичности данных устройств, которые способны из «ничего» вырабатывать электричество, существует и значительный по объему комплекс вспомогательного, но необходимого оборудования. Его назначением является накопление и переработка электрической энергии в абсолютно пригодный для бытовых приборов электрический ток.

Схема рассматриваемых нами систем работает по вполне понятному и простому принципу, несмотря на большую сложность используемого в ней оборудования. Ее можно разделить на три главные части:

  • Сам источник, вырабатывающий электроэнергию, в качестве которого чаще всего выступают ветрогенератор, солнечные батареи и прочие другие источники низковольтного тока.
  • Массивная и объемная накопительная часть, которая представлена блоком аккумуляторов.
  • Система преобразования, в основу работы которой положен принцип действия инвертора. Он является той необходимой частью системы, которая определенным образом способна преобразовывать низкое напряжение в более высокое.

Все эти составные части являются важными составляющими элементами системы автономного энергоснабжения. Существование и работа их друг без друга невозможны.

Каким должна быть система резервного электроснабжения

В заключение нужно сказать несколько слов о том, как можно сделать достаточно эффективный источник бесперебойного электропитания своими собственными руками. Для этой цели понадобятся всего три составляющие: несколько щелочных или кислотных аккумуляторов, которые соединяются по параллельной схеме для увеличения их суммарной емкости, зарядное устройство для них и инвертор. Пока в сети имеется штатное напряжение, аккумуляторы спокойно заряжаются от зарядного устройства, которое просто включено в сеть, а как только электрическая энергия в сети общего пользования исчезает, они начинают стабильно выдавать электроэнергию во внутридомовую проводку посредством этого самого инвертора. Стоимость бестопливных установок пока еще очень высока, чтобы в нашей стране осуществлялось их массовое использование. Однако они не требуют никакого топлива и полностью экологически безопасны.

Инверторов в магазинах продается великое множество. Они рассчитаны на работу с потребителями определенной мощности. В зависимости от поставленной задачи, можно купить инвертор, на выходе которого будет мощность всего 300Вт, что достаточно для освещения в одной двух комнатах или поддержания работоспособности газового котла отопления, а можно и на 4кВт, что уже обеспечит энергией весь дом. От этой мощности напрямую зависит количество тех электроприборов, которые смогут подпитываться от такого источника. Нужно только понимать, что чем большее количество приборов вы подключаете к такому бесперебойнику, тем больше понадобится увеличить суммарную емкость аккумуляторов. Если емкость подобрать неправильно, то батарей разрядятся быстро и толку от такой системы не будет никакого.

Вот, в общем то, и все способы, при помощи которых возможно оборудовать автономным электроснабжением частный дом. Как видим, выбор не особенно велик, но, все же, он есть. А что касается финансовой стоимости создания таких систем, то большинству людей она может показаться слишком высокой, особенно если брать во внимание топливные расходы. В этом отношении более привлекательнее смотрятся такие неиссякаемые и совершенно бесплатные источники энергии, как солнце либо ветер. Такие системы хотя и стоят намного дороже, но они с запасом окупаются тем, что отсутствуют затраты на топливо для генератора.

Автономное электроснабжение дома: выбор системы автономного электроснабжения

 

Говорить о значении и значимости электричества в частном доме, нет нужды. Весь современный быт и комфорт основан на электричестве и его наличии в доме.

Две тенденции автономного электроснабжения дома

По определению, автономное электроснабжение дома предполагает независимость от внешних источников электроснабжения, а точнее от централизованного электроснабжения дома. Всё развитие автономного электроснабжения направлено на создание дома полностью независимого от внешних электрических сетей. Яркий пример на сайте 220-on.ru. При этом нужно получить непросто независимый дом, а дом, где стоимость электроэнергии от автономного источника должна быть сравнима, а лучше меньше, чем от центрального электроснабжения.

Если создавать автономную систему электроснабжения реально, то получить дешевое и удобное электричество от неё пока затруднительно. Именно, поэтому, системы автономного электроснабжения используются, как дополнительные или резервные источники электропитания.

Как выбрать автономное электроснабжение дома

Выбор системы автономного электроснабжения дома зависит от доступности альтернативных источников. Доступность газа, жидкого топлива, солнечной энергии, и т.п., заставляют выбирать из  следующих типов автономных электросистем:

  • Автономные электростанции с двигателями;
  • Генераторы электроэнергии на природном топливе;
  • Аккумуляторные батареи большой ёмкости.

Автономная электростанция с генераторами вращения

Автономные электростанции используют двигатели внутреннего сгорания для выработки электроэнергии. По типу двигателя разделяют следующие автономные электростанции.

  • Бензиновая станция;
  • Дизельная станция;
  • Газовая станция.

Из-за шума, выхлопов и постоянной потребности в топливе, данные электростанции вряд ли можно использовать для постоянного электроснабжения дома.

Генераторы

Более эффективны генераторы, работающие от «природного топлива», а именно, ветра, солнца, движения воды. Данное топливо бесплатно и стоимость электроэнергии определяется лишь стоимостью самих генераторов и их установки.

Инверторные системы и автономное электроснабжение дома

Простая инверторная система состоит из аккумуляторных батарей большой ёмкости, которые подключаются к сети при отсутствии внешнего электропитания. 

Для рационального использования генераторов электроэнергии, используется сложная инверторная система автономного электроснабжения.

Сложная инверторная система, включает генератор или нескольких разнотипных генераторов электроэнергии и системы аккумуляторных батарей. Принцип работы данной системы прост. При необходимости, подключаются аккумуляторные батареи, которые, при необходимости подзаряжаются от автономных генераторов электроэнергии или топливных электростанций. В случае, повышенного электропотребления работают и генераторы (электростанции) и аккумуляторные батареи.

При постоянном наличии солнечной, ветровой или наличии энергии падения воды, можно использовать сложную инверторную систему, как полностью ввтономное электроснабжение дома.

Популярные статьи

 

Автономное электроснабжение частного дома | Строительный Холдинг «ЗимаЛетоСтрой»

Когда нет возможности подключения к централизованным сетям или это подключение связано с затратами в крупных объемах (установка дополнительной подстанции, прокладка новых ЛЭП), выход — автономное электроснабжение дома.

Стандартная конфигурация системы автономного электроснабжения:

  1. Источник электрической энергии.
  2. Аккумуляторная батарея.
  3. Инвертор.
  4. Контроллер заряда.
  5. Техническое оборудование.

В качестве источника электроэнергии используют:

  1. Топливные генераторы — газовые, дизельные, бензиновые.
  2. Ветрогенераторы.
  3. Солнечные модули.
  4. Малые гидроэлектростанции.

Любой из означенных источников применяют как основной, а в качестве дополнительного, резервного используют генератор другого типа. Такие системы называют комбинированными.

Аккумуляторная батарея — неотъемлемая составляющая системы автономного электроснабжения, обеспечивающая постоянное наличие энергии при периодическом функционировании основного источника.

Инвертор — автономный преобразователь постоянного тока в переменный. Элемент, необходимый в случаях, когда: конечные потребители находятся на значительном удалении от источника (чтобы избежать потерь в кабелях постоянного тока низкого напряжения), есть конечные потребители переменного тока на напряжение 220 В.

Контроллер заряда предотвращает перезаряд и переразряд батареи (зачастую является встроенным в инвертор элементом).

Гибридное автономное электроснабжение

Автономное электроснабжение как альтернатива централизованному

Одним из главных доводов в пользу автономного электроснабжения дома называют независимость от цен на электроэнергию. Этот фактор кажется притянутым за уши, поскольку вы в любом случае будете зависеть от цен на энергоносители.

У нас принято широко оперировать экономическими выгодами при рекламе тех или иных продукции/услуг, однако делать это грамотно пока не научились. Говоря об экономически выгодном генераторе, не стоит забывать, что он работает не от воздуха. Само оборудование может быть дешевым, но его эксплуатация обходится крайне дорого. Хорошим примером, доказывающим верность этого тезиса, является бензиновый генератор. Выбрав систему этого типа, разве не будете вы зависеть, да еще как, от стоимости бензина, которая в свою очередь зависит не только от цен на нефть, но и от общей экономической картины (то есть цена нефти не тронется с места, а бензин подорожает без видимых причин)?

Приблизительно так же обстоит дело и с установками, работающими на дизельном топливе, рост цены на которое в свое время вызвало недоумение (и это слабо сказано). Будучи значительно дешевле бензина, дизельное топливо чуть ли не в одночасье стало дороже. Рост его стоимости был скачкообразным и обуславливался по большей части спросом (все-таки ДТ — одна из фракций, получаемых при первичной переработке нефти, не проходит ни риформинг, ни крекинг). Никто и представить себе не мог, что банальная солярка оставит позади 92-й, но «пришли» экономичные иномарки на дизельных движках и тут же перестали быть таковыми из-за подскочившей цены на топливо — российские реалии.

Газовые генераторы может постигнуть та же участь (пока из тепловых они самые экономичные в эксплуатации). Солнечные батареи? Уже никто не удивится, если при полном переходе на них, введут налог на солнечные лучи.

Так что тогда получает домовладелец, устанавливая систему автономного энергоснабжения при наличии централизованного?

  • Независимость от перебоев в энергоснабжении, аварийных ситуаций на подстанциях. У вас всегда будет электричество, что бы ни случилось. Особенно актуальным это становится зимой, когда как обычно неподготовленные службы рапортуют о форс-мажорах с завидной периодичностью: миллионы людей остаются без электричества и отопления на довольно долгое время по причине выхода из строя изношенного донельзя оборудования.
  • Экономические выгоды:
    1. ваши бытовые приборы не выйдут из строя по причине крайне нестабильной энергоподачи, свойственной централизованным сетям;
    2. автономные системы электроснабжения требуют использования энергетически эффективных потребителей энергии, что создает значительную экономию.
  • Оборудование. Да, да, вы заплатите деньги, а взамен получите оборудование. При подключении (которое само по себе обойдется в 30 тыс. р. за кВт) к централизованной сети, вы будете получать электроэнергию, за которую станете платить, а приобретенное оборудование (стоимость прокладки 1 км низковольтной ЛЭП составит от 30 до 60 тыс. р. в зависимости от района Московской области + трансформаторная подстанция) останется в собственности электросети.

В последнее время образовалась четкая тенденция к снижению стоимости оборудования в сфере возобновляемой энергетики, что способствует ее популяризации. Если вы проживаете в местности, богатой ресурсами возобновляемой энергии (а таких в РФ немало), то переход на автономное электроснабжение — экономически верное решение. Экономить действительно можно, нужно лишь правильно рассчитать, какая конкретно система будет обходиться гораздо дешевле в вашем конкретном случае.

Устройство и принцип работы системы.

От электричества зависит множество удобств в жилых и бытовых домах. Однако отключения электроэнергии в городах и пригородах — не редкость. Для удаленных от цивилизации населенных пунктов проблема тем более актуальна — иногда просто невозможно провести электросеть . В таких случаях остро стоит проблема автономной генерации тока.

Автономное электроснабжение способно обеспечить здания энергией в нужном количестве.При этом коротких замыканий нет, наблюдается стабильность напряжения, аварийных ситуаций практически не возникает. Подключение такого оборудования не так сложно, поскольку оно зависит от общих сетей и часто окупается в более короткие сроки.


Выбор личного источника электроэнергии — ответственное занятие, требующее изучения нюансов . Особенно это актуально, когда система изготавливается вручную.

Альтернативных ресурсов не так много, но у каждого из них есть свои плюсы и минусы в определенных ситуациях.

Какие бывают системы автономного электроснабжения?

Все источники независимой электроэнергии делятся на генераторы, батареи и солнечные батареи.

Они работают на дизельном топливе, бензине, угле, газе или других веществах.

Используйте энергию ветра для преобразования в электричество. Это включает гидроэнергетику на основе водозабора и геотермальные источники.

Они действуют за счет поглощения и накопления тепла солнечных лучей.

Аккумуляторы

Сами заряжаются электричеством и в случае их отсутствия возвращают накопленный запас.

Как выбрать квартиру, дом, дачу?

Выбрать в домашних условиях подходящий автономный блок питания не так уж и сложно, если учесть некоторые параметры.

Первое, на что нужно положиться — Количество и характер систем, потребляющих энергию . Обычно в перечень таких систем входит кондиционер, отопление, откачка воды из колодца. Также необходимо учитывать количество часто используемых бытовых электроприборов и холодильного оборудования.Все это требует бесперебойного питания, которое может обеспечить любой независимый источник.

Вторым этапом выбора будет вычисление общей мощности. Показатели потребления каждого устройства суммируются. Сумма автономного электроснабжения загородного дома, дачи или квартиры должна превышать полученную сумму на 20-30%.

Назначенный ему тип также влияет на тип планируемой системы: полное резервирование или резервное питание. Не все источники могут длительное время потреблять переработанную электроэнергию вне зависимости от внешних факторов.

Выделенный бюджет определит дороговизну системы, ее производителя или натолкнет на идею изготовления своими руками.

С бестопливными генераторами придется обращать внимание на окружающий ландшафт, климат.

Идеальный вариант — выбрать два альтернативных корма разных типов. Тогда будет подстраховка на все случаи жизни. Специалисты советуют держать генератор на горючем топливе (с запасом самого топлива) и на одном из инверторов, поглощающих естественные силы ветра, солнца, воды или пара.Раздельное применение аккумуляторов практикуется редко из-за быстро потребляемого ресурса и невозможности подзарядки без прямого электричества. Однако в качестве альтернативы он вполне подойдет для квартиры или частного дома с централизованной сетью.

Подробный рассказ о готовом наборе

Плюсы и минусы источников AE

Такие генераторы требуют много топлива, которое необходимо постоянно пополнять за собственные деньги.Чаще всего этот тип используется для получения смешанной бесперебойной энергии, когда генератор срабатывает, когда основная сеть «засыпает». В случаях, когда используется только генератор, необходимо иметь как минимум 2 единицы оборудования, чтобы избежать перегрузок при попеременном переключении.

Хороший вариант для объединения с другими источниками, если вы не стесняетесь громоздких размеров. В микромодификациях только гидротурбины. Все виды считаются безопасными для окружающей среды, но требуют подключения дополнительного оборудования.Ветряки зависят от скорости воздушного потока (не менее 14 км / ч).

Самый экологически чистый способ достать. Действующие батареи могут не только обеспечить питанием любое типичное здание, но и выработать излишки. На практике они имеют большую площадь, часто покрывают целые крыши или стены для качественной вместимости и требуют дополнительного оборудования. Вся система может занимать даже отдельное помещение площадью около 5-6 квадратных метров (не считая солнечных батарей). Зависит от ландшафта, климатических условий, соотношения количества пасмурных и солнечных дней.

Солнечные элементы показаны на видео

Аккумуляторы

Подходит только для аварийного питания. Долго работать без заправки не может. Большинство моделей могут заряжаться только при наличии инвертора для повышения напряжения (например, с 12 до 220В).

Виды энергии и их решения

Основные источники автономного электроснабжения — возобновляемые. Они безопасны для окружающих и окружающей среды. У каждого вида энергии свой принцип действия, для этого требуется оборудование уникальной конструкции.

Подходит даже для мест с небольшим количеством солнца. Пропускают воздух через турбины, установленные на 3-6 метровых башнях диаметром около 3 см. Для городских территорий высота башни увеличивается и становится не менее 10 м. Такой длинный свободный отрезок необходим для преодоления препятствий со стороны соседних построек. Для частного дома процесс монтажа менее сложен. Для использования ветряной турбины может потребоваться письменное разрешение руководящих органов. Причины этого — производимый шум, громоздкая форма и способность препятствовать миграции птиц.

Реализована концепция домов с близлежащими реками или озерами. Ограждение состоит из одной турбины или группы из них (часто большой длины). Масштабный вариант выгоден при коллективном использовании (например, целым поселком или несколькими соседними частными домами). Микроформа подходит для отдельной семьи, живущей прямо на пляже. Масштаб более мелких плотин не считается разрушающим экологию, поэтому для них не требуется разрешение (исключение охраняемых территорий и местные правила).

Солнце

Солнечная энергия может быть получена двумя способами. Первый метод использует фотоэлементы. Принцип заключается в поглощении лучей зеркалами. Свет преломляется под определенным наклоном и нагревает жидкость в системе. Второй вариант предполагает принцип преобразования тепла в переменный ток через фотоэлементы. Они могут быть переносными или размещаться на крышах.

Солнечная энергия больше всего подходит для засушливых регионов с жарким климатом, но может использоваться везде. Максимальная производительность достигается при установке панелей под углом падения солнечных лучей 20-50 градусов.Разрешения на эксплуатацию не требует.

Решение на солнечных батареях продемонстрировано на видео

Геотермальная энергия получается после обработки пара и горячей воды на уровне ниже земли. При обратной закачке используется конденсат, что делает источник наиболее стойким. Для частного дома геотермальные водоемы применить сложно. Их работа ограничена временем полного остывания. Для больших масштабов принцип проще реализовать — система дрели, насосов и генератора будет более продуктивно перерабатывать электроэнергию.Может потребоваться разрешение на бурение.

Биомасса

Энергия биомассы производится путем сжигания биологического материала — жмыха, соломы, природного газа, навоза, масел, древесины и т. Д. Для частных домов и коттеджей этот метод приемлем, но не очень рентабелен. Топливо дорогое, его нужно постоянно пополнять. Газогенераторы тоже недешевы. Кроме того, способ отличается высоким уровнем выбросов серы, азота, углеродного следа в атмосферу при горении.

Раствор с биомассой будет выгоден только при использовании отходов или вторичных источников: пропана, гумуса, метана. Гибридная система дизель и газ — еще лучший вариант с экономической точки зрения.

Выгодно или нет?

Преимущество автономных энергоресурсов для личного пользования проявляется при установке только качественного оборудования.

Дешевые и непрочные комплекты ломаются быстрее, чем окупается половина их стоимости. Если проектирование, расчеты, сборка и установка производятся по правилам, система покажет свои плюсы :

  1. отсутствие социальных нормативов потребления электроэнергии;
  2. безопасность систем и устройств при отсутствии скачков напряжения;
  3. уверенность в качестве и количестве запланированной энергии;
  4. длительный срок эксплуатации;
  5. независимость от повышения тарифов;
  6. доступность ресурсов даже при локальных авариях на подстанциях.

Отталкивающим фактором при всех преимуществах может быть необходимость регулярной очистки комплекса, иногда замены элементов.

Пример готового решения

Изготовление системы своими руками

Для использования внутри квартиры или на даче в экстренных случаях можно самостоятельно собрать аккумулятор. Параллельно совмещены несколько бытовых аккумуляторов, подключены к зарядному устройству, установлен инвертор. Пока работает централизованное электроснабжение, электричество накапливается в батареях, включенных в розетку.Когда ток пропадает, инвертор подает его на проводку. Может использоваться как переносное устройство.

Для создания мощности всего дома на постоянной или долгосрочной основе потребуется более серьезный подход. Здесь предпочтительнее оборудовать помещение на роль котельной, где будет основа оборудования. Вам понадобится генератор, мощные аккумуляторы (можно несколько автомобилей), котлы, инверторы, несколько солнечных батарей под выбранную систему. При определенных знаниях такая работа стоит свеч и будет дешевле многих готовых инсталляций.

Однако риск ошибиться и подключение тоже не мало.

Заключение

Проблема автономного электроснабжения актуальна для многих жилых массивов без развитой инфраструктуры. В большинстве случаев такой подход помогает окружающей среде и в конечном итоге может сэкономить много денег. Выбор конкретной системы зависит от потребностей дома, имеющихся природных ресурсов и планируемых расходов.

Целесообразность использования определяется личным мнением, но увеличивается с резервной ролью АЕ.

Повсеместная доступность электрических сетей, простота и дешевизна подключения к ним, отсутствие «естественной» монополии … это норма в цивилизованных странах, где понимают, что доступная электроэнергия — залог устойчивого экономического развития страны. В таких странах вопросы автономного электроснабжения дома актуальны, пожалуй, только для горных и лесных домиков для отдыха вдали от электрических сетей. Но есть страны, где недоступность и «неофициальная» высокая стоимость подключения к централизованному электроснабжению даже при наличии электрических сетей в непосредственной близости от дома делает вопрос автономного электроснабжения очень актуальным для более широкого круга людей — владельцы домов и дач натыкаются на всевозможные «суверенные административные преграды».«

Как сделать дома автономное электроснабжение? Рассмотрим пример автономного дома для отдыха в горах Норвегии. Солнечная энергия используется в качестве источника электроэнергии в норвежском автономном доме. В дополнение к ним можно установить ветрогенератор. Норвежская компания SunWind продает готовые комплекты солнечных батарей для автономного дома. Электроэнергия, полученная с помощью солнечных батарей и ветроэлектрического генератора, сохраняется в аккумуляторах.Для резервного питания и подзарядки аккумуляторов в автономном доме установлен бензиновый или дизель-электрогенератор. Инвертор 12-230В позволяет подключать к сети маломощные электронные устройства, например зарядные устройства, ноутбук и телевизор. Используя для освещения маломощные светодиодные лампы (2Вт), с помощью такой системы автономного электроснабжения можно полностью осветить дом, использовать электронные устройства, держать холодильник включенным постоянно и подавать воду в водопровод. Воду такого автономного дома целесообразнее подогревать газовым водонагревателем.Если вы собираетесь использовать только солнечные батареи, то примерную стоимость комплектов оборудования в Норвегии для автономного дома на основе электроэнергии вы можете увидеть в таблице:

Для сравнения: в США цена комплекта мощностью 1600Вт, включая ветрогенератор и солнечные батареи, составляет 190 000 рублей. Возможно, в американских блоках питания автономного дома используются более дешевые азиатские комплектующие. Комплект автономных солнечных батарей для домашнего освещения светодиодными лампами 12В (до 100Вт) стоит около 30 000 рублей.

Примерная планировка элементов автономного дома представлена ​​на схеме:

Использование системы автономного дома позволяет получить комфорт, необходимый для проживания в самых отдаленных уголках планеты. Солнечные батареи размещены на южной стене здания. На солнечные панели не должна падать тень от деревьев, а зимой они не должны скрывать снег. Солнечные панели не требуют ухода, за исключением периодической очистки поверхности и мытья ее средствами для чистки стекол.

Солнечные батареи BP — одни из лучших в мире. Порог для начала производства электроэнергии для панелей BP на 5% ниже, чем для большинства солнечных панелей на рынке. Поэтому солнечные элементы БП можно использовать в северных широтах. В течение первых 10 лет солнечная панель вырабатывает не менее 90% заявленной мощности, а в течение следующих 25 лет — не менее 80% мощности. Срок эксплуатации — около 40 лет, гарантия на солнечные батареи — 25 лет.Панели соединяются кабелем сечением 2,5 мм2. Количество ячеек во всех солнечных панелях, объединенных в батарею, должно быть одинаковым.

Солнечный контроллер SunWind предотвращает обратный ток от аккумуляторов в ночное время, когда солнечные панели неактивны. Также контроллер солнечной батареи постоянно контролирует напряжение (заряд) аккумуляторов и не позволяет им перезаряжаться.При практически полной зарядке контроллер автоматически переходит в импульсный режим зарядки вместо постоянного. Контроллер также регулирует заряд аккумуляторов в зависимости от температуры в помещении (чем ниже температура, тем выше зарядный ток). Контроллер также выполняет функции защиты сети от перегрузки и позволяет заряжать аккумуляторы при полном отключении нагрузки, когда вы выходите из дома. Слева контроллер для двух солнечных батарей, справа — для трех солнечных батарей (16 000 руб.).

Необслуживаемые аккумуляторы Rolls от 126 до 503 Ач с контроллером никогда не разряжаются ниже 50%. Не используйте аккумуляторы с разрядом более 15%. Отсутствие глубокого разряда позволяет продлить срок службы аккумуляторов для солнечных батарей: 10 лет гарантийного срока и 15 лет — срок службы таких аккумуляторов.

Стоимость одного такого аккумулятора емкостью 503 Ач — 88000 руб.

Для подключения аккумуляторов используется кабель сечением 6 мм 2.Контроллер устанавливается в помещении с батареями для контроля температуры воздуха в помещении и регулирования заряда от солнечных батарей.

Victron — это блок питания автономной системы электроснабжения дома: комбинированное зарядное устройство, контроллер запуска генератора и инвертор 12В-230В. Устройство осуществляет бесперебойное переключение между источниками питания автоматически. К инвертору Victron может подключаться 3 трехфазных потребителя или 6 однофазных.

Стоимость силового агрегата Виктрон — 66000 руб.

Пусковое реле Контроллер Schrack позволяет запускать и останавливать генератор при заданных текущих параметрах.

Для экономии электроэнергии и небольшой мощности солнечных батарей в системе водоснабжения автономного дома могут использоваться маломощные, но эффективные компоненты, работающие от 12 В. Такие компоненты обычно используются в передвижных домах и караванах.
Самая простая система автономного горячего водоснабжения на привозной воде из канистр или накопительной емкости с водой (можно использовать систему сбора дождевой воды). Насос питается от обычных автомобильных аккумуляторов, подключаемых через контроллер, или от автономной солнечной системы электроснабжения.
В условиях энергосбережения нагрев воды целесообразно доверить проточной газовой колонке.

Газовый баллон с пропаном соединяется с редуктором и хладостойким газовым шлангом. О том, какие газовые редукторы лучше всего использовать, можно прочитать

При необходимости несколько газовых баллонов можно подключить через газовую рампу.

Если вы храните в доме баллон с газом (что мягко говоря не рекомендуется), установите газоанализатор, который уведомит вас в случае неконтролируемой утечки газа.

В системе водоснабжения автономного дома используется американский водяной насос 12V SHURflo — от ведущего производителя комплектующих для мобильных домов и домов на колесах. Этот небольшой насос способен создавать давление в 3,1 атомосферы, перекачивать от 5,6 до 11 литров в минуту, потребляя ток от 2,5 до 6,5 А. Насос имеет реле давления, встроенный обратный клапан и защиту от сухого хода.Максимальная высота подъема воды насосом 3,5 метра.

Обязательный компонент системы автономного водоснабжения — гидроаккумулятор (мембранный бак). ШУРфло. Снижает скачки давления при запуске насоса и поддерживает постоянное давление в системе водоснабжения. Также за счет использования гидроаккумулятора снижается шум в системе водоснабжения и снижается энергия за счет более редких запусков насоса.

Гидроаккумулятор системы автономного водоснабжения может подключаться как к водопроводу, так и через тройник.

Насос 12В питается от аккумуляторов через энергоэффективный контроллер (блок питания / зарядное устройство) для мобильных домов CTEK (Швеция). В России зарядное устройство CTEK multi 25000 продается примерно за 14000 рублей. Цена в Европе около 10 000 руб. (есть модели от 4000 руб.)

Ну и напоследок про такой элемент автономного дома, как автономный туалет.Основным видом автономных экологически чистых туалетов в Скандинавии является компостный туалет. Стоимость компостного туалета в Норвегии — 22000 рублей.

Компостный туалет устанавливается в доме или в здании гостиницы. Его засыпают торфом или травой, листьями — любым естественным субстратом, который вместе с содержимым унитаза создаст ценное удобрение — компост. Этот цикл абсолютно экологичен. Компостный туалет вентилируется и при правильном использовании практически не имеет запаха.

Компостный туалет с баком большого объема можно установить в отдельном доме.

Емкости с компостом хватит на все лето для большой семьи, а к весне будет готово прекрасное удобрение для сада или огорода.

В компост можно складывать любые растительные органические отходы и нельзя выбрасывать неразложимый мусор.

Схема установки и использования автономного компостного туалета.

Вашему вниманию предлагается рассмотреть четыре типовых решения по созданию солнечной электростанции своими руками для электроснабжения вашего загородного дома или дачи.

Ваши дизайнерские и дизайнерские принципы, использованные при строительстве дома, для эффективной работы собираемой электростанции должны удовлетворять только одному объективному требованию — наличие свободной поверхности, на которой можно расположить солнечные элементы с рабочей поверхностью, обращенной к Юг.Остальные производственные точки просты и понятны и сводятся только к сбалансированному снижению ваших потребностей в электроэнергии до установленной мощности.

Использование системы ESE-Micro Можно провести свет на даче, наслаждаться работой телевизора, использовать погружной насос «Малютка» малой мощности 400 Вт для водоснабжения. Приезжая за город, вы всегда можете оставаться на связи, ведь у вас будет где зарядить свои мобильные устройства. А находясь в загородном доме с ноутбуком и модемом, вы не сможете прерывать общение с друзьями в социальных сетях, так как ноутбук также будет работать на электричестве, которое вы выработали самостоятельно с помощью Free Energy ESE — Micro Power Station.

Если вы решили, что в вашем загородном доме будут использоваться даже электроприборы с большей потребляемой мощностью (холодильник, электрочайник, фен, насосы, микроволновая печь, утюг, стиральная машина, оборудование для полива и газонокосилки), то «ESE — «Микро» системы может вам не хватить. По мере увеличения нашей потребительской мощности рекомендуем обратить внимание на другие наши электростанции большей мощности: ESE-1 , ESE-2 , ESE-3 . Эти станции выглядят одинаково, как показано на схеме, только используют большее количество солнечных элементов и имеют большую мощность и мощность оборудования.

Готовые комплекты солнечных электростанций

Автономная солнечная электростанция для небольшого загородного дома
на солнечных батареях Квант КСМ-200 с управляющей электроникой
Модель ESE-Micro ESE-1 ESE-2 ESE-3
Суммарная потребляемая мощность, Вт 1000 2000 3000 5000
Напряжение переключения для постоянного тока, AT 24 24 48 48
Энергия запаса электрической аккумуляторной станции, кВт * ч 1,2 1,8 7,2 9,6
Номинальная выработка электроэнергии, Вт 400 800 2400 3200
Электрические параметры на выходе переменный ток частотой 50 Гц, напряжение 220 В, форма сигнала чистый синус
Б / у техника
27 000 р. 1 шт. по
32 500 р.
1 шт. по
46 900 р.
1 шт. по
71 900 р.
Стоимость системы, руб. 96 500 154 000 440 800 590 300

Рассматривая для вашего загородного дома или решая проблему электроснабжения в целом, или решая частные задачи по повышению качества и стабильности электрификации вашего объекта, имейте в виду, что с помощью солнечных батарей мы готовы предоставить максимум разнообразны для ваших потребностей в электроэнергии.Мы можем предложить вам индивидуальный подход к вашему проекту в расчете, сборке и установке солнечных панелей для вашего дома с учетом ваших пожеланий для улучшения вашей жизни и проживания на вашем участке.

29/16 мая

В погоне за чистым воздухом и тишиной первозданной природы люди все дальше удаляются от городской черты, обустраивая там дачные участки. И не всегда в такой местности есть блага цивилизации — в частности, энергия, необходимая для обеспечения жизни человека.Электричество в этих домах нужно развивать самостоятельно — проще говоря, чтобы сделать автономное электроснабжение.

Систем, решающих вопрос электрификации дома, довольно много, и все они вполне сносно справляются со своими задачами. Они устроены по одному принципу, но отличаются исходным источником энергии, на котором следует сосредоточиться при выборе таких систем. Опять же, говоря простым языком, некоторые автономные системы электроснабжения требуют постоянных вложений в покупку топлива, а некоторые, называемые «вечными двигателями», в нем не нуждаются.Так называемые бесплатные источники энергии, к которым можно отнести солнце и ветер, — лучший вариант для любого дома. О них, а точнее о том, как организовать на их основе автономное электроснабжение дома, и поговорим в этой статье — вместе с сайтом Dream House мы разберемся с устройством и принципом работы таких систем электроснабжения и узнаем основы их самостоятельного изготовления.

Автономное электроснабжение частного дома фото

Автономное электроснабжение: устройство и принцип работы системы

По большому счету, системы автономного электроснабжения частного дома устроены достаточно просто — как правило, они состоят из трех основных узлов.

Автономное электроснабжение: лучше, солнце или ветер

Вопрос, какую автономную электростанцию ​​выбрать, очень важен, и многие серьезно задумываются над этим — каждая из систем имеет свои достоинства и недостатки. Обратите внимание на стоимость, эффективность и другие показатели рентабельности, которые, по сути, незначительны. А все потому, что есть один фактор, сводящий все эти моменты к «нет» и отводящий их второстепенным, — это периодичность погоды.Сегодня ветрено, а завтра солнечно, а послезавтра может не быть ни того, ни другого. Даже река, если говорить о ГЭС, зимой замерзает, хотя это дело поправимое.

Система автономного электроснабжения дома фото

В принципе, ответ на вопрос, какую систему автономного питания сделать, однозначен — комбинированный. Именно она способна бесперебойно снабжать дом электричеством вне зависимости от погодных условий.Обычно правильно спроектированное автономное электроснабжение частного дома предусматривает использование и энергии солнца, и энергии ветра. Ко всему этому перестраховщики могут добавить небольшой дизель-электрогенератор или водяную мельницу, если рядом есть река.

Автономное солнечное электроснабжение: принцип сборки системы

Несмотря на все тонкости и нюансы, без которых не обходится установка любой более-менее сложной системы, в целом сборка автономной электростанции не так уж и сложна.Условно весь процесс можно разделить на несколько этапов.

От инвертора электричество подводится к штатному распределительному щиту, которым оборудован любой современный дом или квартира. Прямо от щита электричество распределяется потребителям. Если система предполагает одновременное подключение нескольких источников энергии, они подключаются друг к другу параллельно через один и тот же контроллер. Здесь есть один нюанс — ток не идет от одного источника к другому и не заставляет один из них работать как электродвигатель при подключении к паре диодов Шоттки.Они пропускают ток только в одном направлении и не позволяют ему течь к источникам энергии, когда они не производят электричество.

В заключение темы автономного питания скажу несколько слов о том моменте, когда появилась технология сборки. При создании таких систем лучше всего использовать предназначенные для них комплектующие — даже провода нужно прокладывать специальные. Все эти детали разработаны с учетом особенностей систем и рассчитаны на максимальную эффективность.Вам никто не запретит использовать штатное электрооборудование, но в таком случае вы должны быть готовы пожертвовать долей энергии, которая зря улетит в трубу.

В этом разделе представлена ​​информация о и (не обо всех!) Разработанных нашей компанией системах автономного или резервного электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии. Все объекты монтируются нами или нашими партнерами в регионах.

Тип системы:

Дата установки: 2014
Общая оценка: отлично
Потребители: Загородный дом

Система состоит из трех солнечных модулей по 300 Вт с контроллером заряда VarioTrack-65, четырех аккумуляторов 12 В 200 Ач Prosolar, блока бесперебойного питания Studer Xtender XTM-4000-48 максимальной мощностью 4000 ВА и дополнительных аксессуаров.Это оборудование обеспечивает резерв одной фазы трехфазной системы электроснабжения, а также позволяет добавлять энергию от солнечных модулей в централизованную сеть. В будущем заказчик планирует расширить систему за счет добавления солнечных модулей на крышу.

Тип системы:
Расположение: Сочи
Дата установки: 2013 г.
Общая оценка: отлично
Потребитель: загородный дом.

Система состоит из солнечной батареи мощностью около 10 кВт, аккумуляторной батареи, источников бесперебойного питания Studer Xtender XTH-6000, сетевого фотоэлектрического инвертора Solar River 5000-TL-D, контроллера заряда Studer VT-80.

Потребители в доме. 2 фазы зарезервированы. Сетевой инвертор подключается к выходу одного из ИБП, что позволяет повысить эффективность работы системы в дневное время. Часть SAT работает через солнечный контроллер и напрямую заряжает аккумулятор. При полностью заряженных аккумуляторах и избытке солнечной энергии система отключается от электросети и питает дом в автономном режиме.

Особенностью данной системы является одновременное использование как сетевого фотоэлектрического инвертора, так и контроллера заряда.Это позволяет максимально использовать солнечную энергию. Также такая схема позволяет частично перераспределить нагрузку между фазами и уменьшить перекос фаз. Например, если в фазе, к которой подключен сетевой фотоэлектрический инвертор, есть избыток энергии от, то избыток идет на заряд аккумулятора. Поскольку инвертор другой фазы подключен к тем же батареям, то при включении нагрузки в этой фазе он частично питается излишками солнечной электроэнергии от другой фазы.В гибридных инверторах приоритет использования энергии от.

Система монтируется дилером в г. Сочи компанией «Автономные энергетические системы».

Система резервного питания с солнечными батареями

Местоположение: Московская область
Дата установки: 2013 г.
Общая оценка: отлично.
Потребители: загородный дом.

Система состоит из солнечной батареи с контроллером заряда Prosolar SunStar SS-50C, аккумуляторной батареи Studer XTM-4000 BBP максимальной мощностью 4000 ВА.

Резервная система электроснабжения озера. Селигер

Тип системы: Система резервного питания с насыщением
Местоположение: Тверская область, озеро Селигер
Дата установки: 2013 г.
Общая оценка: отлично.
Потребители: «Дом Путина».

Система установлена ​​на новом доме, который студенты Всероссийского молодежного форума-2013 назвали «домом Путина» (вероятно, потому, что сами студенты жили в палатках в лесу). Система состоит из солнечной батареи из 6 модулей по 240 Вт каждый с контроллером заряда Prosolar SunStar SS-50C, аккумуляторной батареи и гибридного блока BBP с максимальной мощностью 4500 ВА.Солнечные модули устанавливаются на стену с возможностью регулировки угла наклона от 30 до 60 градусов.

Система обеспечивает резервное питание одной из фаз, а также автономное питание при частых отключениях электроэнергии из сети. При наличии сети питание нагрузки осуществляется с приоритетом по энергии от.

Солнечная фотоэлектрическая система резервного питания

Тип системы:
Расположение: Московская область, г. Королев
Дата установки: 2013 г.
Общая оценка: отлично
Потребители: загородный дом.

Система состоит из солнечной батареи мощностью около 5 кВт, аккумуляторной батареи, источников бесперебойного питания Studer Xtender XTH-6000, сетевого фотоэлектрического инвертора SMA Sunny Boy 5000-TL.

Система работает совместно с сетью и обеспечивает бесперебойное электроснабжение потребителей в доме. 1 фаза зарезервирована. К выходу блока питания Xtender подключаются сетевые инверторы, что позволяет повысить эффективность системы в дневное время. В системе предусмотрен самозапускающийся резервный генератор, есть подсистема контроля состояния аккумуляторных батарей (24 * 2В, 1000А * ч) Studer BSP-1200.

Система резервного электроснабжения с солнечными батареями и дистанционным запуском генератора

Тип системы: Система резервного питания с генератором
Расположение: Московская область, Ногинский район
Дата установки: 2013 год
Общая оценка: отлично.
Потребители: загородный дом.

Система состоит из солнечной батареи с контроллером заряда Prosolar SunStar SS-50C, аккумулятора, Studer Xtender XTM-4000 максимальной мощностью 4000 ВА, оснащенного системой автоматического запуска дизельного генератора.В качестве дополнительного резервного источника энергии используется дизельный генератор. Дизель-генератор был доработан и снабжен системой автоматического пуска и останова в зависимости от напряжения на аккумуляторах. Оборудование установлено в подсобном помещении возле дома, модули на крыше дома.

Тип системы: Недорогая автономная энергосистема с солнечными батареями
Расположение: Московская область
Дата установки: 2013 г.
Общая оценка: отлично.
Потребители: дача.

Система состоит из солнечных батарей с контроллером заряда, аккумулятора, инвертора ПНП7-24-2000. Оборудование установлено в электрошкафу. Позже дисплейную панель перенесли на переднюю дверцу бокса.

Тип системы: Система резервного питания с солнечными батареями
Расположение: Московская область
Дата установки: 2012 г.
Общая оценка: отлично
Потребители: Загородный дом

Система состоит из солнечных батарей с контроллером заряда, двух аккумуляторов, блока бесперебойного питания МАП-Энергия.

Солнечная фотоэлектрическая система резервного питания

Тип системы:
Местоположение: Пермь
Дата установки: 2012 г.
Общая оценка: отлично.
Потребители: жилой дом.

Система состоит из солнечной батареи мощностью почти 8 кВт, аккумуляторной батареи, источников бесперебойного питания Studer Xtender XTM-4000 и сетевых фотоэлектрических инверторов.

Система 3-х фазная, работает вместе с сетью и обеспечивает бесперебойное электроснабжение потребителей в доме.Все 3 фазы зарезервированы. Сетевые инверторы подключаются к выходу БП Xtender, при наличии достаточной энергии от солнца система отключается от сети и переходит в полностью автономный режим. Это экономит затраты на электроэнергию и максимально увеличивает использование солнечных панелей. Солнечные батареи установлены на отдельно стоящем гараже. Система также оснащена автоматическим запуском резервного генератора. Монтаж производил дилер в Перми компанией «ТЭЦ-Пермь».

Солнечная фотоэлектрическая система резервного питания

Тип системы:
Местоположение: Московская область
Дата установки: 2012 г.
Общая оценка: хорошо.
Потребители: загородный дом.

Система состоит из солнечной батареи мощностью около 7,5 кВт, батареи на 1000 Ач, источников бесперебойного питания Xtender XTH-5000, контроллеров солнечных панелей Shneider Electric XW-MPPT80-600, монитора аккумуляторных батарей Studer BSP- 500.

Система работает совместно с сетью и обеспечивает бесперебойное электроснабжение потребителей в доме. 1 фаза зарезервирована для Xantrex MPPT. Существует ограничение на потребляемую мощность от сети, поэтому инверторы могут добавлять мощность от батарей до 10 кВА.Если энергии солнца достаточно, система отключается от сети и переходит в полностью автономный режим. Это экономит затраты на электроэнергию и максимально увеличивает использование солнечных панелей. Солнечные батареи установлены на отдельно стоящем гараже. Система также оснащена автоматическим запуском резервного генератора.

Тип системы:
Местоположение: Апрелевка, Московская область
Дата установки: 2011 г.
Общая оценка: отлично
Потребители: Загородный дом

Система состоит из солнечных модулей общей мощностью 6 кВт, 12 аккумуляторов по 12 В, 3 источников бесперебойного питания Xtender XTM-4000-48, 3 сетевых инверторов Steca Grid-2000.

Система работает вместе с сетью и обеспечивает бесперебойное электроснабжение потребителей в доме. Все 3 фазы зарезервированы. Если энергии солнца достаточно, система отключается от сети и переходит в полностью автономный режим. Это экономит затраты на электроэнергию и максимально увеличивает использование солнечных панелей. На крыше монтируются солнечные модули, которые отлично вписываются в интерьер здания.

Солнечная система резервного питания с увеличивающейся мощностью

Тип системы: Система резервного питания с солнечными батареями
Расположение отеля: Курган
Дата установки: 2011 г.
Общая оценка: отлично
Потребители: жилой дом

Система устанавливается нашим заказчиком самостоятельно.В его состав входят модули 220 Вт, 2 контроллера Outback Flexmax 60, аккумуляторы и Xtender XTH-6000. Солнечные модули обеспечивают большую часть энергии для дома с весны до осени. Эта система также используется как резервная и обеспечивает длительную работу потребителей в случае сбоев сети.

Солнечная система резервного питания с добавленной мощностью

Тип системы:
Местоположение: г. Большаково, МО
Дата установки: 2010 г.
Общая оценка: отлично.
Потребители: жилой дом.

Система состоит из солнечной батареи мощностью около 1 кВт, аккумуляторной батареи, источника бесперебойного питания Xtender 8000. В качестве контроллера заряда используется контроллер MPPT Outback FlexMax 80

Система работает совместно с сетью и обеспечивает бесперебойное электроснабжение потребителей в доме. Схема электроснабжения и настойки обеспечивает приоритетное использование возобновляемых источников энергии. Если солнечные панели вырабатывают энергию для питания нагрузки в доме, потребление от централизованной сети электроснабжения снижается.Также Xtender предусматривает увеличение мощности на 8 кВт. на входе из сетей есть ограничение в несколько кВт. Таким образом решается проблема с пиковыми нагрузками в доме.

Фотоэлектрическая система, подключенная к сети 1 кВт

Расположение: Московская область
Дата установки: 2010 г.
Общая оценка: отлично
Потребители: жилой дом

Система установлена ​​на нескольких коттеджах на Рублевском шоссе. Концепция девелопера подразумевает экологическую чистоту как жилого помещения, так и энергоснабжения.Поэтому солнечные фотоэлектрические модули и сетевые инверторы были установлены во всех таинхаусах.

Каждая система состоит из 6 солнечных модулей общей мощностью около 1 кВт и сетевых инверторов Steca Grid 500. Система однофазная. Вся энергия, производимая солнечными панелями, потребляется в доме, тем самым снижая потребление от централизованной сети электроснабжения.

Инверторы

Steca Grid 500 обеспечивают выработку электроэнергии в сети даже в условиях низкой освещенности. Сеть получает «солнечное электричество», как только солнечные батареи могут производить 2 Вт энергии! При этом в инвертор встроена функция контроля максимальной мощности фотоэлектрических модулей — вся солнечная батарея разделена на 2 независимые цепочки, для каждой из которых точка максимальной мощности рассчитывается отдельно.Это предотвращает негативное взаимодействие частей солнечной батареи с частичным затемнением модулей (например, облако).

Система резервирования солнечной энергии

Тип системы:
Расположение: Московская область
Дата установки: 2009 г.
Общая оценка: отлично
Потребители: жилой дом

Система состоит из солнечной батареи мощностью около 0,5 кВт, 12 аккумуляторов, блока бесперебойного питания Xantrex XW4548. Контроллер — контроллер Xantrex XW MPPT 60

.

Система работает совместно с сетью и обеспечивает бесперебойное электроснабжение потребителей в доме.Схема электроснабжения и настойки обеспечивает приоритетное использование возобновляемых источников энергии. Если солнечные панели вырабатывают энергию для питания нагрузки в доме, потребление от централизованной сети электроснабжения снижается.

Резервная ветро-солнечная система

Тип системы: Резервная система бесперебойного питания с солнечными батареями и ветряком
Местоположение: Самарская область
Дата установки: 2009 г.
Общая оценка: отлично.
Потребители: жилой дом.

Система состоит из солнечной батареи мощностью около 4 кВт, ветроэнергетической установки «Бриз-5000» мощностью 5 кВт, аккумуляторной батареи, блока бесперебойного питания Xtender 8000. В качестве контроллера заряда используется контроллер MPPT Outback FlexMax 80

Система работает совместно с сетью и обеспечивает бесперебойное электроснабжение потребителей в доме. Схема электроснабжения и настойки обеспечивает приоритетное использование возобновляемых источников энергии. Если солнечные панели и ветряная электростанция производят достаточно энергии для питания нагрузки в доме, потребление из централизованной сети электроснабжения прекращается.Когда напряжение батареи падает ниже указанного значения, питание от сети возобновляется автоматически. Такой режим приоритетного использования энергии из возобновляемых источников обеспечивают инверторы Studer Xtender и SMA.

Солнечная фотоэлектрическая система резервного питания

Тип системы:
Местоположение: Московская область
Дата установки: 2009 г.
Общая оценка: отлично.
Потребители: жилой дом.

Система состоит из солнечных батарей емкостью около 2.5 кВт, аккумулятор, источники бесперебойного питания Xantrex XW 6048.

Система работает совместно с сетью и обеспечивает бесперебойное электроснабжение потребителей в доме. Все 3 фазы зарезервированы. Контроллер MPPT используется в качестве контроллера заряда Xantrex MPPT

.

Солнечная фотоэлектрическая система резервного питания

Тип системы:
Местоположение: г. Сочи, с.Нижневысокое
Дата установки: 2009 г.
Общая оценка: отлично.
Потребители: жилой дом.

Система состоит из солнечной батареи мощностью около 2 кВт, аккумуляторной батареи, источников бесперебойного питания Studer Xtender 6000.

Сеть в поселке отличается крайне низким качеством — напряжение колеблется от 130 до 260 В, частые отключения электроэнергии. Система работает совместно с сетью и обеспечивает бесперебойное электроснабжение потребителей в доме. Одна фаза зарезервирована. На входе стоит стабилизатор мощностью 12 кВт. Контроллер MPPT используется в качестве контроллера заряда Xantrex MPPT.

Летом 2009 года при срабатывании автоматического выключателя на стабилизаторе отключалось сетевое напряжение. Хозяева дома узнали об этом только через несколько дней случайно, все это время дом обеспечивался энергией от солнечных батарей.

Фотоэлектрическая система, подключенная к сети

Тип системы: Сетевая фотоэлектрическая система
Местоположение: Московская область
Дата установки: 2008 г.
Общая оценка: отлично
Потребители: жилой дом

Эта система была во время установки первой солнечной энергосистемы, подключенной к сети.Хост оказался технически «продвинутым» и взял нашу информацию о преимуществах систем, подключенных к сети, и выбрал именно этот тип. Проблем с качеством электричества и с перебоями с электричеством в доме нет. На случай перебоев есть дизель-электрогенератор.

Система состоит из солнечной батареи мощностью около 3 кВт и сетевых инверторов Steca Grid 500. Блоки Steca Grid Control выполняют функцию УЗО и счетчика электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями.Система трехфазная, примерно 1 кВт на фазу. Вся энергия, производимая солнечными панелями, потребляется в доме.

Инверторы

Steca Grid 500 обеспечивают выработку электроэнергии в сети даже в условиях низкой освещенности. Сеть получает «солнечное электричество», как только солнечные батареи могут производить 2 Вт энергии! В этом случае инвертор имеет встроенную функцию контроля максимальной мощности фотоэлектрических модулей — вся солнечная батарея разделена на 6 независимых цепочек, каждая из которых имеет точку максимальной мощности, рассчитываемую отдельно.Это предотвращает негативное взаимодействие частей солнечной батареи с частичным затемнением модулей (например, облако).

Поскольку для работы сетевых инверторов требуется опорное напряжение в сети, в случае сбоя питания такое напряжение обеспечивает резервный генератор. В этом случае при ярком солнце расход топлива генератора снижается. Таким образом, сетевые инверторы для солнечных элементов позволяют сэкономить даже при отключении электроэнергии из сетей.

Солнечная автономная система электроснабжения

Местоположение: Московская область, Дмитровский район
Дата установки: 2009 г.
Общая оценка: отлично.
Потребители: жилой дом.

Система состоит из солнечной батареи мощностью около 650 Вт с контроллером заряда, аккумулятора, синусоидального инвертора с максимальной мощностью 1700 ВА (номинальная мощность около 1 кВт). Оборудование установлено в подсобном помещении возле дома, модули находятся на крыше террасы дома.

Система работает полностью автономно и обеспечивает питание освещения и бытовой нагрузки в доме отдыха в весенне-осенний период. В нагрузке — энергосберегающие лампы, телевизор, холодильник, электроинструмент.

Солнечная автономная система электроснабжения

Тип системы: Автономная система электроснабжения с солнечными батареями для загородного дома
Местоположение: Московская область
Дата установки: 2008 г.
Общая оценка: отлично.
Потребители: жилой дом.

Система состоит из солнечной батареи мощностью около 120 Вт с контроллером заряда, аккумуляторной батареи. Оборудование устанавливается в подсобном помещении дома, модули монтируются на крыше дома.

Система работает полностью автономно и обеспечивает питание освещения и бытовой нагрузки в доме отдыха круглый год . В нагрузке — энергосберегающие лампы, телевизор, радио, электроинструменты.

Солнечная автономная система электроснабжения

Тип системы: Автономная система электроснабжения с солнечными батареями
Местоположение: Московская область
Дата установки: 2007 г.
Общая оценка: отлично.
Потребители: жилой дом.

Система состоит из солнечной батареи мощностью около 340 Вт с контроллером заряда, аккумуляторной батареи Sinus BBP максимальной мощностью 3000 ВА, оснащенной автоматической системой запуска дизель-генератора. В качестве дополнительного резервного источника энергии используется дизель-генератор мощностью 5 кВт. Дизель-генератор был доработан и снабжен системой автоматического пуска и останова в зависимости от напряжения на аккумуляторах. Оборудование установлено в подсобном помещении возле дома, модули на крыше дома.

Система работает полностью автономно и обеспечивает питание освещения и бытовой нагрузки в доме отдыха в весенне-осенний период. В нагрузке — энергосберегающие лампы, телевизор, холодильник, электроинструмент.

Фотографии других наших объектов

Ниже представлены фотографии некоторых других наших объектов, без описания установленного оборудования

3 вида генераторов для частного дома

В частном секторе отключения электроэнергии случаются чаще, чем в городах.Причина тому — высокая степень износа загородных сетей электроснабжения, а часто и форс-мажорные ситуации — грозы и снегопады. К тому же последствия аварий в стране ликвидируются не так быстро, как в областных центрах и столице. А если регулярные отключения электроэнергии — серьезная проблема, ее можно устранить, установив электрогенератор в подсобке дома или на улице.

Поддержание жизнедеятельности многих ответственных систем и механизмов дома обеспечивается электричеством, а без электричества не будут работать не только важные бытовые приборы, например, холодильник, но и основные инженерные системы коттеджа.Ведь водопровод обычно работает за счет скважинного электрического насоса, система отопления — за счет электроциркуляционного насоса и котла, автоматика которого также подключена к электросети. Кроме того, в некоторых системах автономной канализации есть электрический компрессор, нагнетающий воздух в емкость для сточных вод.

В случае аварии и длительного отключения электроэнергии комфортно жить в доме без воды, тепла, освещения и хорошей канализации.А потому многие домовладельцы оборудуют дачу резервным источником электроэнергии — жидкотопливным (бензиновым или дизельным) или газогенератором.

Каково основное назначение, а также преимущества и недостатки этих устройств?

Вариант 1. Бензиновый или дизельный генератор

Для многих установка резервного бензинового или дизельного генератора в вашем доме — самый простой и очевидный способ организовать дополнительное электроснабжение. Такие мини-электростанции дешевле газовых вариантов, не требуют подключения к центральным коммуникациям, также на рынке представлен огромный перечень однофазных и трехфазных жидкотопливных устройств разной мощности.

Однако во время работы такие генераторы выделяют выхлопные газы, издают довольно громкие звуки и требуют регулярного обслуживания. Жидкостный генератор необходимо заправить дизельным или бензиновым двигателем, поменять в нем масло, очистить фильтры, поменять свечи зажигания и т. Д.

Популярные модели бензиновых генераторов компактнее и слабее дизельных, занявших более мощную нишу на рынке. Бензиновые устройства имеют относительно небольшой срок эксплуатации и, соответственно, не очень высокую цену.Чаще всего их покупают для ситуативного использования в качестве резервного источника электроэнергии.

Наибольшим спросом пользуются портативные бензиновые мини-электростанции с четырехтактным двигателем мощностью от 2 до 8 кВт со сроком службы от 1500-2000 до 4000 часов. Такие устройства превосходят возможности самых слабых сверхкомпактных генераторов, которые не могут удовлетворить потребности всего коттеджа. Переносные бензиновые устройства позволяют подключать от 2 до 4 потребителей электрического тока. В большинстве случаев они обеспечивают однофазное питание 220 В и имеют механический, а иногда и автоматический запуск.

Ходовые модели дизель-генераторы обычно мощнее, экономичнее, надежнее и дороже бензиновых. Их чаще покупают в тех случаях, когда необходимо установить систему резервного питания на более или менее регулярную многочасовую работу, а не ситуативное использование. Серьезные дизельные мини-электростанции мощностью 5-6 кВт и более не рассчитаны на частое включение и выключение, для них характерны повышенные требования к качеству топлива и срок службы от 10 000 часов.

Вариант 2. Газогенератор

Современной альтернативой мощным дизельным мини-электростанциям, также рассчитанным на регулярное использование, являются газогенераторы мощностью от 5 до 30 кВт. Они подключаются к газопроводу или баллону со сжиженным газом, отличаются высокой ценой, довольно сложной (при подключении к газопроводу) установкой, простой и удобной эксплуатацией.

Газогенераторы намного тише жидкотопливных, их использование дешевле за счет, во-первых, более низкой стоимости самого топлива, а, во-вторых, меньшего расхода масла и комплектующих.Газовые установки более надежны, «щадящие» и экологически чистые, как дизельные, так и бензиновые. А в случае подключения к трубопроводу в дозаправке не требуется.

Пусковые газовые устройства, которые, как и дизельные мини-электростанции, часто устанавливаются на улице, просты даже при температуре -40 ° С. Они одинаково хорошо работают как на нулевой, так и на максимальной мощности, что также отличает их от дизельных. единицы измерения.

Определение мощности генератора

Ключевым критерием, от которого зависит выбор подходящего электрогенератора, является рабочая мощность устройства.Этот показатель проще всего получить, сложив значения мощности всех важнейших бытовых приборов (котла, холодильника, скважинных и циркуляционных насосов, освещения и т. Д.) И инструментов, которые необходимо подключить к резервному источнику питания. При этом мощность генератора должна быть не менее чем на 20% выше суммарной мощности всех потребителей электроэнергии. Также следует учитывать, что пусковой ток и пусковая мощность многих устройств намного выше, чем рабочая мощность бытовых приборов и инструментов.

В среднем в большинстве случаев для резервного электроснабжения частного дома достаточно однофазной установки мощностью 3-5 кВт. Если необходимо подключить серьезный электроинструмент или электроплиты, необходимы трехфазные мини-электростанции мощностью не менее 5-7 кВт.

Автономная власть — обзор

2 Теория

Формирование европейского государства было многомерным процессом, но большинство теорий государственного строительства по-прежнему одномерны.Следовательно, многофакторная трехуровневая теория государственного строительства, которая объединяет (а) микроуровень индивидов и групп, (б) мезоуровень политической системы и (в) макроуровень общества, представляет собой более многообещающее предложение (Reinhard 1992).

Государственное строительство начинается на микроуровне с корыстной жажды власти отдельных людей, часто с конкурентного преимущества владения королевской властью. До существования государства как абстрактного института необходимая надличностная преемственность обеспечивалась династией.Династическое государственное строительство заключалось в устранении или, по крайней мере, в контроле над соперничающими обладателями автономной власти, начиная с догосударственной фазы истории — дворянством, церковью, городскими и сельскими общинами — с целью установления монополии на власть. Чтобы добиться успеха, династиям требовалась помощь правящих элит, которые в своих интересах сделали рост государственной власти своим делом. В конечном итоге адвокаты буржуазного происхождения оказались более квалифицированными для этой роли, чем члены церкви или дворянства, потому что, в отличие от последних, адвокаты обязаны своим статусом и властью служению монархам.

Глубокие изменения на мезоуровне политической системы явились результатом успешного использования войны, религии и патриотизма с целью расширения династической власти. Существовавшее ранее соперничество европейских монархов неизбежно росло вместе с их властью, потому что стало необходимо опережать своих соседей, расти за их счет и, в свою очередь, защищать себя от тех же целей. Следовательно, им требовались постоянно растущие армии и деньги во все возрастающем количестве, чтобы заплатить им.В решающей фазе своего роста современное государство было военным государством, которое расширило свои налогообложение, управление и аппарат принуждения, главным образом, для ведения войны.

Это привело к циклическому процессу, циклу принуждения-извлечения (Finer 1997) и, наконец, к внутренней и внешней монополии насилия. В конце концов, войну ведут только государства. Частные войны, такие как вендетты или вражды, восстания знати или народа, больше не были законными при могущественном военном и полицейском государстве. «Необходимость» в служении общему благу служила ключевым аргументом, узаконившим этот рост государственной власти.Но когда конкурирующие «конфессиональные» церкви после протестантской Реформации потеряли большую часть своей автономии в пользу государства — цену, которую пришлось заплатить за политическую защиту, — религия стала инструментом эмоциональной идентификации подданных со своей страной. «Католик» и «баварский», «польский» или «испанский» стали почти синонимами, с одной стороны, так же как «протестантский» и «английский», «прусский» или «шведский» — с другой.

Существенный вклад был внесен социальной и культурной средой на макроуровне.Во-первых, геоисторическая множественность Европы была стимулом для роста государственной власти через цикл принуждения и изгнания. Результатом стал стабильный плюрализм внутренне строго унитарных государств — исключительный случай во всем мире. Универсальные империи никогда не имели шанса в Европе; Священная Римская империя немцев была в лучшем случае первой среди равных. Но внутреннее единство не было реализовано до конца восемнадцатого, девятнадцатого, а в некоторых случаях даже двадцатого века. Долгое время большинство монархий состояло из нескольких частей с неравным статусом, таких как Кастилия и Арагон или Полония и Литва.

Повсюду монархам приходилось иметь дело с мощной системой автономного местного дворянского правления, с одной стороны, с общенациональной сетью частично автономных городских и сельских общин, с другой, опять же с европейской спецификой. Кроме того, до Реформации Церковь считала себя независимым сообществом, в некотором смысле даже государством перед государством. Этот исключительный европейский дуализм духовного и мирского в сочетании с столь же уникальным политическим плюрализмом оказался предпосылкой политической свободы, хотя ни церковь, ни государство, ни дворяне, ни городские олигархии не выступали за какую-либо свободу, кроме своей собственной.Наконец, сильное положение церкви объясняется ее ролью хранителя латинской культуры. Римское право, в некоторой степени преобразованное в каноническое право Церкви, прямо и косвенно доказало основополагающее значение не только для построения монархического государства, но и для свободы личности и собственности.

Автономный дом — обзор

3.2 Концептуальное развитие энергетической автономии

С точки зрения концепции энергетической автономии и ее определения, энергетической независимости или самодостаточности, а также создания автономии — и того, как пользователи, сообщества, муниципалитеты или нации могут достичь этого — обсуждается под разными названиями в исследованиях энергетики.Чаще всего используются понятия «автономия» [1], «суверенитет» [13,14], а иногда и «автаркия» [15]. Хотя все эти концепции имеют схожий основной принцип стремления к балансу между самодостаточным потреблением энергии и производством, эти концепции имеют разное наследие и концептуальные разработки с течением времени.

Термин энергетическая автономия появился в академической литературе в начале 1990-х годов, когда в домах и общественных зданиях были установлены новые технологии возобновляемой энергии, такие как солнечные фотоэлектрические системы [16].Например, в 1992 году произошло плодотворное развитие, когда Институт систем солнечной энергии им. Фраунгофера построил энергетический автономный дом во Фрайбурге, Германия [17]. Институт стремился создать самодостаточное здание, желая понять возможности и ограничения децентрализованного производства энергии. Это хорошо показывает, что одним из центральных принципов энергетической автономии с самого начала была самодостаточность. 3 Однако с 2010 года понятие самодостаточности стало считаться слишком узким, а социальные аспекты были признаны другими важными вопросами, что расширило объем литературы по этой теме.

Несмотря на то, что термин энергетическая автономия не так широко использовался, как энергетическая автономия, он включен здесь кратко, поскольку он использовался в литературе по крайней мере так долго, как термин энергетическая автономия, также для обозначения самодостаточности [ 18]. Мюллер и др. [15] представили идею энергетической автаркии в 2011 году как концептуальную основу для устойчивого и регионального развития. Они приняли несколько иную точку зрения, используя целостный подход, выходящий за рамки самодостаточности, подчеркивая взаимозависимость между энергией и тройной нижней линией устойчивости — то есть экологическими, экономическими и социальными целями — в пределах региона.Это понятие также включает вопрос о процессе; и как гражданское общество, политика и управление [15] или точки зрения безопасности [19] должны быть вовлечены в процесс создания автаркической энергетической системы. Вскоре после публикации Müller et al. В статье [15] концепция энергетической автономии была расширена в результате работы Рэй и Брэдли по вопросам общественной энергии в 2012 году [2]. С этого момента можно сказать, что термины «энергетическая автономия» и «энергетическая автономия» частично совпадают и используются как синонимы.

Обзор показывает, что в ограниченном количестве исследований термин «энергетический суверенитет» используется вместо энергетической автономии или энергетической автономии.Делл’Анна и Менкони [20], например, исследуют энергетический суверенитет в сельских районах и подчеркивают социальные аспекты этой концепции. Энергетический суверенитет признает «право человека на энергию». Кроме того, суверенитет стремится вернуть контроль отдельным потребителям энергии и сочетает выгоды, получаемые коммунальными предприятиями, с выгодами, получаемыми гражданами [21], подчеркивая социальное неравенство, присущее современным энергетическим системам [14]. Единица анализа в исследованиях энергетического суверенитета варьируется от местных сообществ и сельских регионов [13] до национальных энергетических систем [14,22].

Как видно, нет четких различий между концепциями энергетической автономии и энергетической автономии (в целом последняя остается довольно ограниченным потоком исследований [23–27]). Частичное использование терминов также показывает, что необходимо выйти за рамки цели самодостаточности и понять, как социальная организация, связанная с обеспечением энергией, формирует способность самоопределения обеспечения энергией.

Энергетическая автономия, как концепция, влечет за собой политические, экономические и технологические аспекты [1].Хотя этот термин обычно связан с использованием возобновляемых источников энергии, он не ограничивается простым измерением того, сколько энергии удовлетворяется за счет возобновляемых источников энергии. Энергетическая автономия также влечет за собой социальные процессы, практические стратегии и автономные инициативы различных субъектов (например, отдельных лиц, сообществ, посредников, компаний и муниципалитетов), которые работают вместе, чтобы изменить существующие энергетические режимы [1]. Таким образом, в этом обзоре основное внимание уделяется анализу концепции энергетической автономии, поскольку это наиболее широко используемый термин в литературе (хотя также признаются другие соответствующие термины [e.g., самодостаточность] и когда они по существу относятся к одному и тому же понятию).

Энергетический самодостаточный подход на основе био-водорода

Abstract

После парникового эффекта и глобального энергетического кризиса поиск источников чистой альтернативной энергии и разработка приложений для повседневной жизни стали неотложными задачами. В этом исследовании предлагается разработка «автономного дома» с упором на использование современных технологий зеленой энергии для снижения нагрузки на окружающую среду, достижения энергетической автономии и разумного использования энергии для создания устойчивой и комфортной среды обитания.Двумя атрибутами домов являются: (1) самодостаточный энергетический цикл и (2) автономный контроль энергии для поддержания экологического комфорта. Таким образом, автономный дом сочетает в себе энергосберегающий пассивный дизайн, снижающий выбросы углерода, с активными элементами, необходимыми для поддержания комфортной среды.

Ключевые слова: Производство водорода путем темной ферментации, топливные элементы с протонообменной мембраной, пассивный дизайн, активное оборудование, технология экологически чистой энергии

1. Предпосылки и цели

Усилия по продвижению применения и использования энергии с начала Результатом 20 века стало изобретение многих видов энергоемкого активного оборудования и бытовой техники.В связи с растущим осознанием уязвимости экологической среды Земли с конца 20 века защитники окружающей среды пропагандируют энергосберегающий пассивный дизайн. После парникового эффекта и глобального энергетического кризиса начало 21 века заставило мир столкнуться с противоречием между энергосберегающим устойчивым пассивным дизайном и энергоемким активным дизайном, отвечающим требованиям комфорта. Это привело к новой парадигме разумного использования энергии.Сообщества и жилища должны использовать новые методы, такие как датчики, аккумуляторные батареи и преобразователи энергии, чтобы улучшить домашнюю среду [1]. В этом исследовании предлагается разработка «автономного дома на основе энергии биоэнергетики», использующего альтернативную энергию в сочетании с датчиками окружающей среды, компьютерными технологиями и активными архитектурными элементами для улучшения некоторых недостатков производительности пассивных домов.

2. Ретроспектива литературы

«Автономный дом» определяется как дом, который может функционировать независимо от поддержки и услуг со стороны общественных объектов [2].Однако движение автономных домов не требует, чтобы пользователи вели уединенный и скудный образ жизни. Ключевой характеристикой автономного дома является использование технологий зеленой энергии для снижения нагрузки на окружающую среду, а также создания устойчивой, высококачественной и комфортной среды обитания. В области архитектуры «автономия» имеет два значения: автономное управление и самодостаточность [3]. Автономия означает, что человек может самостоятельно управлять своими делами и принимать независимые решения без влияния или контроля со стороны других [4,5].Самодостаточность означает, что можно поддерживать самообеспеченность такими ресурсами, как еда, вода и энергия [6].

Хотя автономия и самодостаточность применяются к различным ситуациям в разных областях обучения и предметах, на самом деле они являются частично совпадающими понятиями, которые довольно трудно различить. В социологии самодостаточность используется для описания образа жизни людей, живущих на обочине общества [7]. Что касается политики социального обеспечения, программы самообеспечения призваны помочь семьям с низкими доходами обрести экономическую независимость [8,9].В области городского планирования одно предложение призывает к строительству самодостаточных индивидуальных домов вокруг большого общего дома с общими удобствами, чтобы преодолеть отчуждение современных подразделений и создать совместную жилую среду [10]. В архитектуре автономные легкие дома относятся к жилищам кочевых народов. Конечно, кочевничество также рассматривается как образцовый самодостаточный образ жизни. В области защиты окружающей среды автономия в последнее время стала ключевым принципом в технологиях зеленой энергии и использовании водных ресурсов [11–14].В Нидерландах самодостаточность представляет собой концептуальную основу, включающую как технологическую, так и экологическую политику [15]. Использование чистой энергии и бытовой техники — необходимые условия для комфортной жизни [16]. Тем не менее, проживание в автономном доме не означает, что его жители должны вести жизнь кочевников или людей, находящихся на маргиналах. Вместо этого в автономном доме применяются альтернативные источники энергии и другие соответствующие технологии в соответствии с принципом автономии и, таким образом, снижается зависимость от ископаемого топлива и сокращаются выбросы углекислого газа, чтобы улучшить глобальное потепление, сохраняя при этом высококачественную среду обитания.

Стремление к энергетической и ресурсной автономии все еще вызывает много споров. Согласно книге 2004 года « Почему глобализация работает, » экономиста Вольфа [17], защитника рыночной экономики, разделение глобальной экономики на самодостаточные регионы или отдельных лиц вызовет разворот и крах глобализации. это происходит с 1960-х годов, что приведет к атрофии цивилизации. Недавнее принятие Китаем защитной политики продовольственной самообеспеченности, направленной на обеспечение продовольственной безопасности, стало сильным ударом по рыночной экономике.Тем не менее, целенаправленное продвижение рыночной экономики также является весьма сомнительной стратегией. Во времена нехватки продовольствия в мире Япония, которая изначально обеспечивала себя рисом, фактически использовала рис для производства автомобильного топлива и разработала «машину для рисового спирта». Но хотя это расширило возможности применения и повысило ценность продовольственных культур, скептически настроенные японские исследователи считают, что это приведет к увеличению цен на продовольствие и приведет к трудно решаемой нехватке сырья [18].Король Таиланда Пумипон выступает за экономическую самодостаточность, делая упор на региональном или индивидуальном стремлении к энергетической и ресурсной автономии. Помимо преимуществ самодостаточности и независимого контроля, автономия также может обеспечить энергосбережение и сокращение выбросов углерода за счет ограничения торговли и транспортировки энергии и ресурсов [19]. Область экономики основана на предпосылке, что человеческие потребности безграничны, а ресурсы ограничены; он подчеркивает функционирование рыночного механизма, но не учитывает влияние таких нерыночных факторов, как возобновляемые ресурсы и влияние на экологию на экономические системы.Естественный мир в конечном итоге поддерживает человеческие экономические системы. Эксплуатация человеком окружающей среды в течение последних сорока или пятидесяти лет вызвала огромные разрушения и, скорее всего, будет иметь необратимые последствия [20]. Такие вопросы, как автономия, проводить ли локализацию или глобализацию и поддерживать ли экономическую самодостаточность или рыночную экономику, остаются весьма противоречивыми. Наконец, очень сложный вопрос — как использовать архитектурный дизайн для сохранения автономии в энергии и ресурсах.

Термин «автономный дом» был впервые предложен Александром Пайком, целью которого было разработать систему обслуживания дома, которая могла бы снизить потребление местных ресурсов [21]. В 1975 году Вейл определила автономный дом как дом, который может функционировать независимо и не требует дополнительных затрат со стороны близлежащих коммунальных служб. Этот тип дома не нужно было подключать к таким услугам, как газ, вода, электричество или канализация; он использовал альтернативные источники энергии, такие как солнечная энергия или энергия ветра, и мог очищать собственные сточные воды и сточные воды.Таким образом, он не производил никаких загрязнений и не тратил впустую энергию. Первый автономный дом, согласующийся с теорией, был спроектирован и построен в 1993 году создателями автономного дома Брендой и Робертом Вейлом [22]. Этот дом обеспечивает автономию в области водоснабжения, энергетики, канализации и очистки сточных вод, а также производит электроэнергию для использования в городе. Конечно, многие построенные сооружения, соответствующие принципу автономии, долгое время существовали в естественных экологических системах. Например, курганы термитов используют некоторые ключевые принципы пассивного дизайна.представлены четыре структуры, воплощающие принципы автономного проектирования, и обсуждаются их функции / размер, расположение, ключевые технологии, принципы проектирования и значение исследований.

Таблица 1.

Анализ зданий с применением автономных принципов.

Имя

Элемент
Курганы [23] Автономный дом [22] Жилищный проект Хокертона [24] Самостоятельный небоскреб [25]
Иллюстрация
Дизайнер / год Термиты / неизвестно Бренда и Роберт Вейл / 1993 Бренда и Роберт Вейл / 1998 Мэтью Спаркс / запланировано
Функция Подземный дом Частный дом 9

Офисное здание
Местоположение Африка Ноттингемшир, Англия (центр города) Хокертон, Англия (пригород) Эр-Рияд, Дубай и Бахрейн (побережье)
Ключевые технологии

и принципы проектирования

Termite курганы имеют пассивную конструкцию, регулирующую воздушный поток и сохраняющую энергию.Курганы дают термитам автономию: помимо обеспечения комфортной среды обитания, курганы также способствуют росту грибов (которые утилизируют отходы термитов). Энергию получают от солнца и ветра; дождевая вода собирается для использования в качестве питьевой. Дом построен с максимально возможным использованием переработанных и местных материалов. Электроэнергия, водоснабжение и очистка сточных вод в общине обеспечиваются системой с нулевым выбросом углекислого газа; продукты питания выращиваются по технологии пермакультуры.Сообщество состоит из пяти модульных одноэтажных засыпок. Модульная конструкция упрощает строительство домов и снижает расходы. Цилиндрическая форма башни обеспечивает минимальную площадь воздействия солнечных лучей и, таким образом, снижает потребность в энергии для кондиционирования воздуха. На крыше есть ветряная турбина, солнечные батареи и аккумуляторные батареи для аварийного использования. Солнечные батареи на море вырабатывают энергию из водорода, извлекаемого из морской воды. Энергия хранится в водородных топливных элементах для использования в ночное время.
Значение для исследований Сканирование и компьютерное моделирование термитников предоставили исследовательскую модель для пассивного энергосбережения и утилизации отходов. Этот дом, расположенный в центре современного западного города, демонстрирует автономный и устойчивый образ жизни. Ограничения по контрактам на строительство домов, общественное планирование и аренду формируют это кооперативное автономное сообщество. Использует современные экологически чистые технологии, поддерживает устойчивое развитие окружающей среды и создает высококачественную комфортную среду обитания.

3. Теоретическая основа

В соответствии с определением автономного дома, ретроспективой литературы и анализом случаев, с макроскопической точки зрения, автономное проектирование дома включает три области: экологически безопасная среда, архитектурный дизайн и энергетические приложения. ().Обращаясь к микро-точке зрения, соображения устойчивости и применения энергии включают (1) технологию зеленой энергии (возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия, энергия ветра, энергия биомассы, гидроэнергетика (включая разность потенциалов и приливную энергию) и термоядерный синтез), (2) видение и цели, (3) факторы выбора зеленой энергии и оценка осуществимости. Что касается энергетических приложений и архитектурного проектирования, элементы включают (1) цикл самообеспечения, (2) преобразование и форму энергии (включая преобразование и расчет энергии и работы, соответствие между входами и выходами и методы обработки), (3) поддержка здания система и (4) оценка осуществимости.Архитектурный дизайн и соображения устойчивости включают (1) автономную среду (расположение, планировка и размер дома), (2) автономное проживание (независимые жилища или форма кооперативного сообщества) и (3) автономный дом (принципы пассивного проектирования, дополнительное использование активного оборудования для повысить производительность) ().

Макроскопическая перспектива автономных домов.

Микропредметы в автономных домах.

4. Моделирование и эмпирические исследования

4.1. Видение и цели

Автономный дом на основе био-водородной энергии предполагает, что в течение десяти лет технология водородной энергетики достигнет уровня зрелости, позволяющего использовать ее во многих повседневных применениях.Когда это время придет, каждая семья сможет установить «резервуар для брожения, вырабатывающий водород», похожий на септик, и водородные топливные элементы размером примерно с кондиционеры на окнах. Если проектная цель по производству водородной энергии, удовлетворяющей средней потребности домохозяйства в электроэнергии в 3 кВт, может быть достигнута, на каждые 200 000 домохозяйств потребуется на одну тепловую электростанцию ​​меньше (т. Е. Вырабатывающую в среднем 600 МВт). Распределенные электрические системы в домашних условиях могут снизить зависимость от крупных центральных электростанций и, таким образом, достичь целей энергосбережения, сокращения выбросов углерода и энергетической автономии.

4.2. Технология «зеленой» энергии и био-водородная энергия

Принимая во внимание стремление к автономному производству и потреблению электроэнергии в домашних условиях, какая форма альтернативной энергии является наиболее подходящей в качестве основного источника энергии для домашних хозяйств? Этот вопрос давно вызывает у энергетиков и экономистов. Согласно рекомендации исследовательской группы по применению био-водородной энергии Университета Фэн Чиа, система с наибольшим коммерческим потенциалом представляет собой «систему выработки энергии в реальном времени на био-водороде», состоящую из блока производства водорода темного брожения (анаэробный биореактор с непрерывным перемешиванием, CSABR) и топливных элементов с протонообменной мембраной (PEMFC).Этот тип системы может генерировать возобновляемую энергию, а также обрабатывать городские отходы и сточные воды. Факторы оценки зеленой энергии включают такие объективные условия, как доступность сырья, климатические факторы, ограничения площадок, пороговые значения производственных технологий и удельные затраты. Для сравнения, хотя солнечную и ветровую энергию легко получить, они сильно зависят от климата и относительно ненадежны. Гидроэнергетика подлежит ограничениям на размещение, а ядерная энергия имеет гораздо более высокий технологический порог, чем могут выдержать обычные домохозяйства.С точки зрения энергетической автономии домашних хозяйств, производство водорода из биомассы и выработка электроэнергии предлагает преимущества легко добываемого сырья, свободу от климатических воздействий, стабильную выходную мощность, отсутствие ограничений на площадку и относительно низкий порог технологии производства.

В этом исследовании рекомендуется использовать энергетические системы биомассы, включающие преобразование биомассы в водород, который затем хранится в форме с высокой плотностью и в конечном итоге преобразуется в формы энергии, которые могут использоваться в домашнем хозяйстве.Подходящие типы биомассы включают навоз животных, отходы сельскохозяйственных культур, древесину, сахарные культуры, городской мусор, городские сточные воды, водные растения и энергетические культуры. Из них городские отходы, такие как городской мусор и городские сточные воды, будут играть наиболее важную роль. По оценкам, Тайвань в настоящее время производит шесть миллионов тонн органических отходов ежегодно, которые могут быть использованы в качестве сырья для производства энергии из биомассы.

4.3. Цикл самообеспечения

Для того, чтобы соответствовать принципам самообеспеченности энергией, автономный дом на основе био-водорода должен завершить цикл самообеспечения, включающий производство, хранение, управление распределением, загрузку приложений, переработку, утилизацию и повторное использование. .Под средой жизнеобеспечения понимается экосистема в биосфере Земли, которая может удовлетворить физиологические потребности живых организмов. Экономические системы должны получать функции жизнеобеспечения от естественной среды, иначе они не смогут выжить. Основная тема концепции устойчивого развития заключается в том, что последствия действий человека должны подвергаться определенным ограничениям, чтобы не разрушать разнообразие, сложность и функции экологических систем жизнеобеспечения [26]. Как следствие, эффективно функционирующая автономная система, основанная на человеческом обществе, должна объединять экологические и экономические аспекты, если она хочет реализовать идеалы устойчивого развития.показывает, что мировые ресурсы и энергия будут быстро исчерпаны из-за эффекта энтропии в рыночной экономике, уделяя особое внимание только процессу, охватывающему только сырье, производство и потребление продуктов [27]. показывает, как устойчивое развитие должно объединять экологию и экономику, делает упор на переработку и повторное использование после потребления и опирается на цикл самодостаточности для снижения потребления энергии и замедления энтропии.

Цикл самообеспечения.

4.4. Система поддержки здания

В соответствии с циклом энергетической самообеспеченности здание может рассматриваться как средство преобразования массы в энергию и должно представлять собой цикл, состоящий из производства энергии, хранения, управления распределением, приложений загрузки, рециркуляции, утилизации и повторного использования. .Здание также должно иметь опорную систему, включающую: (1) камеру для производства био-водорода, (2) резервуар для хранения водорода, (3) установку для подачи водорода, (4) топливные элементы, (5) другие вспомогательные альтернативные источники энергии. (солнечная энергия, энергия ветра и т. д.), (6) аккумуляторные батареи, (7) преобразователь, (8) диспетчерская и панель описания и (9) силовая нагрузка здания. Если в будущем автомобили на водородных топливных элементах будут использоваться, то (10) можно добавить установку для заправки водородом. Если количество электроэнергии, вырабатываемой зданием, может превышать его потребление и может быть предоставлено другим местным пользователям, то можно добавить подключение к электросети общего пользования ().Биологическая камера производства водорода состоит из пяти основных компонентов: (а) резервуар для субстрата, (б) резервуар для питательной соли, (в) резервуар для ферментации для производства водорода, (г) резервуар для разделения газа и жидкости и (е) устройство для очистки водорода. Система производства энергии на основе биоводорода в реальном времени включает в себя процессы производства водорода, хранения водорода, поставки водорода и его использования ().

Биоводородная система выработки электроэнергии в реальном времени.

4.5. Технико-экономическое обоснование

В этом разделе делается попытка определить на основе проектной цели производства энергии на био-водороде, удовлетворяющей средней потребности домохозяйства в электроэнергии в 3 кВт, какое вспомогательное оборудование потребуется, объемы помещений, площади и расположение, а также схему плана. здания.Эта информация послужит ориентиром для проектирования односемейных автономных домов.

Согласно информации Тайваньской энергетической компании [28], статистика за последние пять лет показывает, что домашнему хозяйству необходимо 3–4 кВт установленной мощности. Согласно Лин [29], ферментационный резервуар для производства водорода 3 объемом 3,2 м может удовлетворить потребности в энергии обычной семьи. Однако, если в качестве сырья выбрана биомасса, переменные, такие как методы обработки и преобразования, а также факторы окружающей среды (температура, влажность, давление и т. Д.)) повлияет на скорость производства водорода и плотность водорода. Установка резервуара для хранения водорода может решить проблемы, связанные с переменной производительностью. Избыточный водород можно хранить и использовать в тех случаях, когда его количество недостаточно. Согласно системе выработки энергии в реальном времени на биоводороде, разработанной университетом Фэн-Чиа, в течение 300 дней использования каждый литр резервуара для производства биогидрогена генерировал 1,15 ± 0,08 литра водорода в час. Когда маленькие светодиоды были подключены к системе, работающей при температуре окружающей среды (25 ° C), ток и напряжение были равны 0.38 А и 2,28 В соответственно. Согласно формуле мощность = ток × напряжение, система вырабатывала в среднем 0,87 Вт (0,38 × 2,28 = 0,87 Вт). Таким образом, можно консервативно оценить, что резервуар для ферментации для производства водорода объемом 3222 л (≈3,2 м 3 ) потребуется для размещения средней домашней нагрузки в 3 кВт ((3000 / 0,87) ÷ (1,15–0,08) = 3222 L ≈ 3,2 м 3 ). Это примерно размер обычного коммерческого септика (2–3 м 3 ). На экспериментальной установке по производству био-водорода Университета Фэн Чиа в качестве примера () пять основных компонентов камеры для производства био-водорода (резервуар для субстрата, резервуар для питательной соли, резервуар для ферментации для производства водорода, резервуар для разделения газа и жидкости и устройство для очистки водорода) имеют соотношение объемов 2: 2: 1: 1: 1.Как следствие, общий объем камеры производства био-водорода будет в семь раз больше, чем объем бродильного чана для производства водорода, то есть 22,4 м 3 . Предполагая, что обычный дом с вертикальным просветом 2,5 м, потребуется примерно 15 м 2 площади оборудования (при условии, что высота резервуара составляет 1,5 м). Если коридоры и другое оборудование занимают четверть помещения для производства био-водорода, тогда для помещения потребуется общая полезная площадь 20 м ( 2 ).Коммерческие топливные элементы мощностью 3 кВт имеют объем примерно 0,33 м 3 (http://www.solore.com.tw/power/fuel/stacks/3kw.htm). Резервуары для хранения водорода должны быть в состоянии хранить достаточно водорода в течение трех дней. Так как среднее домашнее хозяйство на Тайване использует примерно 3 × 320 ÷ 30 = 32 кВтч каждые три дня, а топливный элемент мощностью 3 кВт требует 36 л водорода в минуту, 36 л водорода могут, таким образом, произвести 0,05 кВтч. Таким образом, на три дня потребуется примерно 32 ÷ 0,05 = 640 л водорода. Коммерческий резервуар для хранения водорода объемом примерно 1.68 м 3 (http://www.hbank.com.tw/fc_products_pr_05.htm), следовательно, можно использовать в этом приложении. Согласно фактическим данным Исследовательского центра энергетики и ресурсов FCU, при рабочем объеме 3 л и HRT 8 ч концентрация исходной матрицы будет 20 г ХПК / л, и система будет вырабатывать 0,87 Вт электроэнергии. . Кроме того, поскольку 20 г ХПК / л = 17,8 г сахарозы / л (фактические данные), для получения 0 потребуется 6,675 г сахарозы / ч (3–1 / 8 ч x 17,8 г сахарозы / л = 6,675 г сахарозы / ч).87 Вт и 23 017 г сахарозы / час потребуется для выработки 3 кВт (6,675 г сахарозы / час x 3000 / 0,87 = 23 017 г сахарозы / час). По данным Taiwan Power Corp., среднее ежедневное потребление электроэнергии домохозяйством составляет 10 кВтч, поэтому система должна работать в течение 3,3 часа в день, чтобы обеспечить ежедневную электрическую нагрузку домохозяйства в 3 кВт (10 кВтч / 3 кВт). Таким образом, на одно домохозяйство в день потребуется в общей сложности 75 956 г сахарозы (23 017 г сахарозы / ч × 3,3 ч / день = 75 956 г сахарозы / день).

Экспериментальная установка по производству био-водорода (слева, внутри; справа, снаружи).

дает размеры объемов и площадей помещения для хранения сырья биомассы, помещения для производства био-водорода, топливных элементов, резервуара для хранения водорода и диспетчерской, а также модель. показывает схематический план системы производства электроэнергии в реальном времени на биоводороде в качестве образца для проектирования односемейных автономных домов.

Схематический план системы производства энергии в реальном времени на био-водороде.

Таблица 2.

Оценки функциональных направлений и исследуемая модель.

68 M 3

Функция Объем Площадь
Хранилище сырья для биомассы 7,5 M 3 3 M 2 3 M 2 камера для производства водорода 22,4 M 3 20 M 2
Топливные элементы 0,33 M 3 0,5 M 2
Бак для хранения водорода 1 1,5 M 2
Диспетчерская 7,5 M 3 3 M 2

4.6. Автономное управление

В соответствии с принципами энергетической автономии при проектировании дома, ориентированном на потребности пользователей, необходимо, помимо соблюдения пассивной планировки здания и принципов проектирования, также учитывать использование активных адаптивных устройств. Активные устройства можно использовать для повышения производительности пассивного здания, улучшения автономного управления энергетическими приложениями и поддержания комфортной среды обитания.

Автономный дом в этом проекте будет использовать тепловую выталкивающую вентиляцию с использованием лестницы в качестве вентиляционной башни. Из-за эффекта тепловой плавучести горячий воздух обычно попадает в вентиляционную башню по лестнице и выходит через верхнюю часть башни из-за эффекта воздушного потока. Однако, когда внешнее давление превышает давление в помещении, при вентиляции с тепловой плавучестью может возникнуть обратный поток воздуха, и горячий воздух не сможет выйти. Когда датчики перепада давления и вычислительная техника используются в сочетании с клапаном воздушного потока, если в вентиляционной башне есть отрицательное давление по сравнению с воздухом снаружи, можно включить вентиляционный вентилятор наверху башни или угол наклона воздуха регулируемый клапан потока, чтобы гарантировать, что внутреннее пространство градирни имеет положительное давление по сравнению с наружным воздухом, и горячий воздух может легко выходить.По этой причине в автономном доме будет использоваться активное устройство, обеспечивающее оптимальную вентиляционную работу башни с пассивной тепловой плавучестью () [30].

Проект башни вентиляции тепловой плавучести (рисунок Чен Ниен-Цзы).

5. Рекомендации и выводы

Исследование устанавливает схему возможного автономного дома на основе водородной энергии, который не будет производить загрязнений и не тратить энергию. Предложения для будущих исследований:

(1) Модель выработки и использования электроэнергии в жилых домах независимого островного типа:

Это исследование было сосредоточено на развитии автономных городских жилых домов, связанных с государственной системой электроснабжения, и есть надежда, что домохозяйства распределенные электрические системы на базе могут снизить зависимость от крупных центральных электростанций.Однако дома, расположенные в отдаленных пригородах и местах, где недоступно общественное электричество, испытывают еще большую потребность в автономных энергетических системах. Тем не менее, дальнейшие исследования должны изучить, как поддерживать стабильность и производительность выработки энергии, прямого использования, хранения и поставки для использования. Исследования могут также быть сосредоточены на модификации бытовых генерирующих систем для подачи питания переменного тока и изучении моделей использования и распределения, а также бытовых приборов и оборудования, которые подходят для питания переменного тока.

(2) Интеграция и управление несколькими энергетическими системами:

В соответствии с принципами энергетической автономии здания могут поддерживать несколько источников энергии (таких как энергия биомассы, солнечная энергия, энергия ветра, гидроэнергетика и геотермальная энергия и т. Д. .). Поэтому дальнейшие исследования должны быть сосредоточены на стабильном использовании нескольких источников энергии и различных типов производимого ими тока (переменного или постоянного тока). Потребуются более эффективные платформы управления энергией, чтобы избежать ненужных потерь при преобразовании энергии.

(3) Изучение экологических характеристик городских систем с точки зрения энергии:

Согласно широкому определению экосистемы, города можно рассматривать как часть экосистемы. Дальнейшие исследования могут изучить метаболизм материи, преобразование энергии, круговорот воды и поток валюты в городской производственной и потребительской деятельности, а также изучить динамические механизмы, функциональные принципы, экономические и экологические преимущества, пространственные структуры и правила управления городскими системами.

(4) Обработка сточных вод и химическая потребность в кислороде (ХПК), когда биомасса используется для производства водорода:

Поскольку водородный генератор на биомассе Университета Фэн Чиа производит лишь небольшое количество сточных вод, эти сточные воды смешиваются с бытовыми сточными водами кампуса. и сбрасываются непосредственно в канализацию сточных вод университетского городка; он направляется в пруд для очистки сточных вод университета, а затем сбрасывается в городскую канализационную систему. Однако необходимо будет создать очистные сооружения на уровне общин, когда в будущем установки по производству водорода из биомассы станут обычным явлением.Такие объекты должны снизить ХПК сточных вод от производства водорода в достаточной степени, чтобы соответствовать стандартам выбросов, прежде чем воду можно будет сбрасывать в городские системы сточных вод. Потребуется сотрудничество с инженерами по охране окружающей среды, чтобы интегрировать соответствующие меры по контролю за загрязнением.

Это исследование рассматривает автономный дом на основе био-водородной энергии как ключевую технологию жилищного строительства нового поколения. Это имеет два значения: во-первых, самодостаточный энергетический цикл дома, состоящий из производства, потребления и переработки, удовлетворяет потребности устойчивого развития.Во-вторых, использование датчиков, вычислительных механизмов и адаптивных архитектурных элементов позволит автономно управлять окружающей средой. Что касается применения и повторного использования энергии и ресурсов, автономный дом этого типа может согласовать проект пассивного энергосбережения с потребностями в энергии активных устройств, удовлетворяя потребность в комфортной среде.

Проектирование и динамическое моделирование гибридной энергосистемы для дома в Нигерии

В этом документе представлены дизайн и динамическое моделирование гибридной энергосистемы для дома в Нигерии.Тепловое моделирование рассматриваемого дома выполняется с помощью программного обеспечения BEopt для точного изучения потерь тепла через стены, окна, двери и крышу дома. Анализ этой тепловой модели используется для определения данных о почасовой нагрузке. Проектирование оптимальной гибридной системы электроснабжения дома выполняется с помощью программного обеспечения HOMER Pro. Гибридная система питания состоит из дизельного генератора и автономной фотоэлектрической системы. Предлагаемая фотоэлектрическая система состоит из фотоэлектрических массивов, повышающего преобразователя постоянного тока, контроллера MPPT, однофазного полномостового инвертора, регулятора режима напряжения инвертора (ПИ-регулятор) и однофазного повышающего трансформатора.Динамическое моделирование предлагаемого компонента фотоэлектрической системы гибридной энергосистемы выполняется в среде MATLAB / Simulink для изучения качества электроэнергии, гармоник, воздействия нагрузки, переходных процессов напряжения и т. Д. Системы, и результаты моделирования представлены в документе. .

1. Введение

Электричество — одно из основных благ человека, поскольку оно широко используется в различных сферах жизни. Таким образом, необходимость в надежном источнике питания невозможно переоценить. К сожалению, электроснабжение в развивающихся странах, таких как Нигерия, ненадежно, что усложняет жизнь.Нигерия — федеративная республика в Западной Африке, граничащая с Бенином на западе, Чадом и Камеруном на востоке и Нигером на севере. Его побережье на юге находится в Гвинейском заливе в Атлантическом океане. В его состав входят 36 штатов и Федеральная столичная территория, где расположена столица Абуджа [1]. Нигерию часто называют «гигантом Африки» из-за ее большого населения и экономики. Нигерия с населением 186 миллионов человек является самой густонаселенной страной Африки и седьмой по численности населения страной в мире [1].Нигерия является 12-м по величине производителем нефти в мире и 8-м по величине экспортером, а также 10-м по величине доказанными запасами. Помимо нефти, Нигерия также богата другими природными ресурсами, включая природный газ, олово, железную руду, уголь, известняк, ниобий, свинец, цинк и пахотные земли. Несмотря на эти богатые природные ресурсы, страна не может производить достаточно электроэнергии, чтобы поддерживать население страны. В настоящее время количество вырабатываемой энергии составляет около 9 процентов от требуемой мощности, необходимой для полной электрификации страны (требуется мощность около 80 000 МВт, но установлено лишь 7 445 МВт) [2]; таким образом, страна продолжает испытывать крайнюю нехватку электроэнергии и длительные периоды отключения электроэнергии, так что в типичном нигерийском домашнем хозяйстве электроэнергия подается в среднем на 5 часов в день.На протяжении многих лет для удовлетворения своих потребностей в электроэнергии домашним хозяйствам приходилось полагаться в основном на частных производителей электроэнергии. Однако растущие цены на нефтепродукты, используемые для питания этих генераторов, вызывают серьезную озабоченность у среднего домохозяйства. Кроме того, шум и дым от этих генераторов оказывают существенное влияние на окружающую среду, поскольку пары продолжают вносить свой вклад в углеродный след домов. Чтобы избежать этого негативного воздействия на окружающую среду использования ископаемого топлива, важно найти способы экономичного использования чистых и устойчивых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца, для удовлетворения потребностей дома в электроэнергии.В различных литературных источниках, представленных в [3], сообщается об обильном потенциале солнечных ресурсов от 3,5 кВтч / м 2 / день до 7,0 кВтч / м 2 / день в Нигерии и средней продолжительности солнечного сияния 6,25 часа в день. Это подтверждается еженедельными агрометеорологическими данными за апрель 2018 г. для декадного бюллетеня Нигерийского метеорологического агентства (NiMet) [4], которые показывают, что средняя солнечная радиация для северного города, такого как Зария, составляет 23,4 МДж / м 2 / день ( 6,5 кВтч / м 2 / день), а для южного города, такого как Бенин-Сити, — 17.3 МДж / м 2 / день (4,81 кВтч / м 2 / день). Несмотря на эти большие солнечные ресурсы, Нигерии еще предстоит полностью интегрировать солнечную энергию в свою структуру производства энергии.

2. Обзор литературы

Отдельные лица и исследователи по всей Нигерии на протяжении многих лет использовали в своих интересах наличие обильных солнечных ресурсов и простоту их использования для разработки фотоэлектрических (PV) систем для удовлетворения своих частных потребностей в энергии. Udoakah et al. [5] разработали фотоэлектрическую систему мощностью 1 кВА для электротехнической лаборатории инженерного факультета Университета Уйо, чтобы решить проблему внезапных сбоев питания во время лабораторных занятий.Основные компоненты их автономной фотоэлектрической системы включают две солнечные панели мощностью 150 Вт, соединенные параллельно (фотоэлектрический модуль), инверторный блок, одну батарею глубокого цикла на 12 В, 100 Ач, блок контроллера заряда и блок автоматического управления для автоматического переключаться с инвертора на общественное питание всякий раз, когда оно доступно, и наоборот. В другом месте Okoye et al. [3] предложил решение для проектирования автономной солнечной фотоэлектрической системы и анализ модели затрат с использованием как интуитивных, так и численных методов.Авторы рассмотрели постоянную потребность в электрической нагрузке дома в трех разных крупных городах Нигерии: Онитша, расположенный в юго-восточном регионе; Кано, расположенный в северо-западном регионе; и Лагос, расположенный в юго-западном регионе, в качестве тематических исследований с использованием в своем анализе наборов метеорологических данных о солнечной радиации для этих городов за 2016 год. В своем решении они использовали интуитивно понятные и численные методы для расчета требуемой площади и емкости фотоэлектрических модулей, количества фотоэлектрических модулей, соответствующих емкостей батареи, инвертора и контроллера заряда, используя модель анализа стоимости жизненного цикла для исследования оптимальное стоимостное решение для проектирования фотоэлектрической системы, которое учитывает первоначальные капитальные вложения, текущую стоимость батареи, инвертора, контроллера заряда и баланс стоимости системы для оценки чистой приведенной стоимости фотоэлектрической системы, а также расчетная будущая стоимость системы с использованием соответствующих ставок дисконтирования для каждого из компонентов фотоэлектрической системы.Akinyele и Rayudu [6] предложили решение для проектирования автономной фотоэлектрической системы для решения проблем с электроснабжением в двух сельских домохозяйствах в Нигерии с использованием программного обеспечения HOMER для моделирования и анализа фотоэлектрической системы и стоимости. В своем исследовании они рассмотрели сценарии потребления энергии двумя домохозяйствами в поселении Агвандодо в Гвагвалада, Абуджа, с умеренными нагрузками. Учитывая средние нагрузки и часы работы бытовой техники для каждого из этих домов, они использовали инструменты MATLAB и HOMER для получения дневных профилей нагрузки для двух домов.Затем они использовали программное обеспечение HOMER для получения оптимизированных размеров компонентов автономных фотоэлектрических систем для домов и затрат.

В еще одной разработке Adaramola et al. [7] представили технико-экономический анализ применения гибридной фотоэлектрической солнечно-дизельной энергетической системы для отдаленных районов в северной части Нигерии с использованием Джоса и его окрестностей в штате Плато в качестве примера. В их решении электрическая энергия 1,5 МВтч в день с суточной пиковой нагрузкой 236 кВт была смоделирована для сельской местности с населением около 1500 домохозяйств и с предположением, что каждое домохозяйство потребляет 1 кВтч энергии в день.Затем эти значения были использованы для определения номинальных характеристик других компонентов предлагаемой гибридной фотоэлектрической солнечно-дизельной системы, включая фотоэлектрические модули, дизельный генератор, аккумулятор и преобразователь энергии.

В большинстве упомянутых выше публикаций требования к энергии для их гибридной / фотоэлектрической системы оценивались путем расчета потребности в мощности каждого устройства в доме и оценки приблизительного количества часов, в течение которых каждое устройство будет потреблять энергию в день. Проблема с этим методом оценки потребности в энергии для проектирования фотоэлектрической системы заключается в том, что он не учитывает тип и размер расположения электрических приборов, строительные материалы, ориентацию и размеры дома, а также потери тепла через стены, окна, двери и крыши дома.Кроме того, интуитивно понятные и численные методы оценки потребности в энергии, представленные в других статьях выше, имеют некоторые недостатки. Хотя интуитивно понятная методология относительно проста для вычислений по сравнению с численным методом, у нее часто есть недостаток, заключающийся в том, что часто происходит завышение или занижение размеров всей системы из-за того, что не моделируются взаимодействия между компонентами подсистемы [3]. С другой стороны, численный метод представляет собой сложное решение, подверженное ошибкам, поскольку оно включает в себя множество оценок параметров.

В этой статье перечисленные выше недостатки устранены при проектировании гибридной энергосистемы. Этот документ включает в себя три основные задачи. Во-первых, завершается детальное тепловое моделирование выбранного дома с помощью программы BEopt. Во-вторых, представлено оптимальное проектирование гибридной энергосистемы с использованием программного обеспечения HOMER Pro. Наконец, вместе с результатами моделирования представлено динамическое моделирование в MATLAB / Simulink оптимального компонента фотоэлектрической системы предлагаемой гибридной энергосистемы. В частности, результаты этого исследования включают следующее:
(i) Тепловое моделирование дома с учетом важных параметров, таких как тип и размер дома, расположение и ориентация дома, материалы, использованные при строительстве дома, количество и типы приборов в доме, а также количество жильцов, а также потери тепла через стены и окна.В результате такого моделирования был получен подробный почасовой и годовой профиль нагрузки дома. Насколько известно авторам из изученных литературных источников, это никогда не делалось для определения профилей нагрузки в этом регионе (ii) Определение оптимального сочетания возобновляемых источников энергии и размера обычных дизельных генераторов гибридной энергосистемы для конкретных условий. дом в Нигерии (iii) Оценка оптимальной конфигурации системы для достижения энергетической независимости дома (iv) Динамическое моделирование MATLAB / Simulink компонента фотоэлектрической системы предлагаемой гибридной энергосистемы для изучения качества электроэнергии, гармоник, воздействия нагрузки и переходные напряжения при различных условиях, характерных для рассматриваемого дома

3.Тепловое моделирование дома в BEopt

Чтобы спроектировать гибридную энергосистему для домашнего хозяйства, важно точно определить энергетические потребности домашнего хозяйства, для которого система разрабатывается. Этого можно добиться с помощью теплового моделирования дома [8]. Программное обеспечение для оптимизации энергопотребления зданий (BEopt), разработанное Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, предоставляет возможности для оценки проектов жилых зданий и определения оптимального с точки зрения затрат решения на различных уровнях экономии энергии всего дома на пути к нулевой чистой энергии [8, 9] .Он обеспечивает подробный анализ на основе моделирования, основанный на конкретных характеристиках дома, таких как размер, архитектура, заполняемость, год выпуска, местоположение и тарифы на коммунальные услуги. BEopt может использоваться для анализа как нового строительства, так и модернизации существующих домов, а также односемейных отдельно стоящих и многоквартирных домов путем оценки проектов отдельных зданий, параметрического анализа и оптимизации на основе затрат [9]. Выбранный дом находится в городе Бенин (6 ° 200 северной широты и 5 ° 380 восточной долготы), штат Эдо, Нигерия.Это бунгало, выходящее на южную сторону, общей площадью 2375 кв. Футов, с одной входной дверью и одной задней дверью, одной большой гостиной, пятью спальнями, тремя ванными комнатами, одной кухней, окнами разных размеров, коридорами, бетонными стенами, потолками, и алюминиевые крыши. Вид дома сбоку показан на Рисунке 1. Используя конкретные параметры дома для теплового моделирования и симуляций BEopt (Рисунок 2), было обнаружено, что дом требует годового потребления энергии в размере 17 485 кВтч / год (около 2 кВт в среднем). нагрузка), как показано на рисунке 3.Сгенерированные дневные, ежемесячные и годовые профили нагрузки дома показаны на рисунке 4. Однако компонент фотоэлектрической системы гибридной энергосистемы рассчитан на нагрузку 1,5 кВт с предположением, что дополнительные холодильники и тяжелые кондиционеры включают в BEopt моделирование будет удалено перед переключением на фотоэлектрическую систему.




4. Оптимальная конструкция гибридной системы питания с HOMER Pro

Гибридная система питания состоит из различных компонентов.При проектировании гибридной энергосистемы учитываются такие факторы, как размер компонентов, конфигурации системы, достаточность различных возобновляемых источников энергии в этом регионе, экономика проекта с изменяющимися нагрузками и стоимостью компонентов, жизненный цикл системы, чистая текущая стоимость система, стоимость энергии для конечного пользователя, затраты на техническое обслуживание и годовые эксплуатационные расходы гибридной системы помогут лицу, принимающему решение, определить наиболее экономически эффективные решения гибридной системы для удовлетворения электрических нагрузок, для которых она разрабатывается. [10].Программное обеспечение гибридной оптимизации нескольких источников энергии (HOMER), разработанное Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, моделирует микроэнергетические системы с одним или несколькими источниками энергии (например, фотоэлектрические и ветряные турбины) и помогает проектировать автономные и подключенные к сети системы в наиболее рентабельные способы с учетом вышеперечисленных факторов [10, 11]. Он моделирует различные конфигурации, чтобы найти наименее затратные комбинации, которые соответствуют рассматриваемым электрическим нагрузкам. Возможности оптимизации и анализа чувствительности HOMER помогают ответить на такие важные вопросы проектирования, как «Какие технологии наиболее рентабельны? Какого размера должны быть компоненты? Что произойдет с экономикой проекта, если изменятся затраты или нагрузки? Достаточно ли возобновляемых источников энергии? » [11].Из тепловой модели дома с помощью программного обеспечения BEopt сгенерированные данные о годовой почасовой нагрузке (рис. 4) для дома были экспортированы в программное обеспечение HOMER Pro для определения размеров генератора / фотоэлектрической системы и оптимального проектирования гибридной энергосистемы. Моделирование было выполнено с использованием данных солнечного излучения в месте расположения дома (Рисунок 5), реальных фотоэлектрических модулей, преобразователей и аккумуляторов, а оптимизированная конфигурация гибридной энергосистемы показана на Рисунке 6. На Рисунке 7 показана гибридная энергосистема, оптимизированная HOMER. проектирование на основе имеющихся технико-экономических данных.Такая система, рассчитанная на 25-летний жизненный цикл, будет иметь общую чистую приведенную стоимость (NPC) в размере 106 307,90 долларов США, приведенную стоимость энергии (CoE) в размере 0,4734 доллара США за кВт · ч и ежегодные эксплуатационные расходы в размере 5650,04 доллара США. Система также будет иметь избыточную энергию в размере 14,9%, которую можно использовать для питания лампочек вне забора дома. Дизель-генератор поможет обеспечить резервное питание в течение продолжительных экстремальных погодных условий, когда резервное питание от основной батареи от фотоэлектрической системы недоступно.Остальная часть этой статьи посвящена проектированию и динамическому моделированию предлагаемого компонента фотоэлектрической системы в оптимальной гибридной энергосистеме.



5. Предлагаемые компоненты фотоэлектрической системы

Предлагаемая фотоэлектрическая система представляет собой автономную фотоэлектрическую систему, состоящую из фотоэлектрических массивов, повышающего преобразователя постоянного тока, контроллера MPPT, блока батарей, преобразователя постоянного тока в переменный ( инвертор), инверторный регулятор режима напряжения, однофазный повышающий трансформатор и однофазные нагрузки переменного тока рассматриваемого дома.На рисунке 8 показана блок-схема предлагаемой фотоэлектрической системы.

5.1. Фотоэлектрические массивы

Фотоэлектрические элементы (ФЭ) используются для преобразования солнечного света непосредственно в электричество [12, 13]. Солнечный элемент представляет собой диод с PN-переходом, в котором ток течет в обратном направлении. Несколько солнечных элементов составляют фотоэлектрические модули. Массив PV состоит из цепочек модулей, соединенных параллельно, каждая цепочка состоит из модулей, соединенных последовательно [13]. Температура и уровень облучения — два основных фактора, влияющих на выходную мощность фотоэлектрической матрицы.Изменение температуры и уровня облучения приводит к изменению напряжения и тока, а также мощности, вырабатываемой фотоэлектрическими системами [14]. На рисунке 9 показана модель солнечного элемента, использующая источник тока IL (ток, генерируемый светом), диод (параметры I0 и nI), последовательное сопротивление и шунтирующее сопротивление для представления зависимых от освещенности и температуры ВАХ [14]. ВАХ диода для одиночного модуля определяются уравнениями (1) и (2) ниже [14]. Фотоэлектрическая батарея, используемая для этого проекта, представляет собой фотоэлектрическую батарею Jinko Solar JMK300M-72, производимую Jinko Solar.Массив состоит из 4-х рядов по 12 панелей фотоэлектрических модулей, обеспечивающих максимальную выходную мощность 14,4 кВт (). Вольт-амперные и паспортные характеристики фотоэлектрической матрицы при различных температурах и уровнях облучения показаны на рисунке 10.
где — ток диода (А), — напряжение диода (В), — ток насыщения диода (А), — коэффициент идеальности диода, число, близкое к 1,0, — это коэффициент Больцмана JK-1, — температура элемента ( K), а — количество последовательно соединенных ячеек в модуле.


5.2. Повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный

Повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный стабилизирует и увеличивает (повышает) нерегулируемое напряжение постоянного тока от фотоэлектрической матрицы до выходного напряжения шины постоянного тока, 48 В, необходимого для зарядки аккумулятора. Выходное напряжение повышающего преобразователя постоянного тока подается в инвертор для преобразования в переменное напряжение. Принципиальная схема повышающего преобразователя постоянного тока показана на рисунке 11. Из принципиальной схемы выходное напряжение и ток повышающего преобразователя постоянного тока задаются уравнениями (3) и (4) соответственно [15].Из уравнений видно, что выход преобразователя зависит как от входа, так и от рабочего цикла,. Следовательно, при фиксированном входе выход можно контролировать, контролируя его рабочий цикл.
где — рабочий цикл преобразователя.

5.3. Контроллер MPPT

В любой момент времени точка на кривой ВАХ, в которой работает солнечный модуль, называется рабочей точкой (OP) и соответствует заданной освещенности (G) и температуре (T), которые являются географическими условиями.Без какого-либо внешнего электрического управления OP модуля в значительной степени определяется изменениями в линии и нагрузке, наблюдаемой модулем на его выходе [13]. Кривая ВАХ представляет мощность, произведенную и переданную нагрузке. Поэтому важно, чтобы солнечный модуль работал на максимальной мощности (MPP). Для максимальной выходной мощности важно заставить модуль работать на OP, соответствующем точке максимальной мощности. При изменении G и T кривая I-V изменяется, что означает, что предыдущий MPP (OP) больше не действителен, и создается новый MPP.Таким образом, чтобы иметь MPP постоянно, необходимо отслеживать изменения в кривой I-V, чтобы узнать новый MPP, процесс, называемый отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT). Это достигается с помощью различных алгоритмов. В этой статье алгоритм MPPT с инкрементной проводимостью выбран из-за его эффективности и точности [13]. Напряжение и ток от фотоэлектрической матрицы являются входами алгоритма, а генерируемые им импульсы используются для управления рабочим циклом повышающего преобразователя постоянного тока в постоянный. Этот алгоритм не зависит от характеристик солнечной панели, скорее, напряжение на клеммах панели изменяется в соответствии с его значением относительно максимального напряжения точки питания.Уравнения (5) и (6) и рисунок 12 иллюстрируют алгоритм. На рисунке 13 показана блок-схема этого алгоритма. В этом проекте алгоритм реализован с использованием блоков Simulink.
где — мощность, — напряжение, — ток, — инкрементная проводимость и — проводимость панели. В MPPT или.


5.4. Аккумуляторная система

Основная цель аккумуляторного блока — хранить дополнительную электроэнергию, генерируемую солнечной фотоэлектрической системой, и доставлять накопленную электрическую мощность на бытовые электрические нагрузки, когда фотоэлектрическая система недоступна.Система аккумуляторов состоит из 24 аккумуляторов (6 параллельных рядов, каждая из которых соответствует 4 батареям) типа свинцово-кислотных аккумуляторов Trojan SSIG 12, 255 на 12 В. Номинальное напряжение аккумулятора составляет 48 В (), общая емкость — 1542 Ач (), а его автономность составляет 29,9 часа, что означает, что аккумуляторная система может питать дом почти полтора дня, если фотоэлектрическая система отключена на техническое обслуживание или не вырабатывает электроэнергию из-за плохих погодных условий. Блочная модель Simulink для свинцово-кислотной батареи используется для моделирования этих параметров батареи.

5.5. Преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор)

Инвертор преобразует входное напряжение постоянного тока в симметричное напряжение переменного тока желаемой величины и частоты [16]. Инвертор источника однофазного напряжения в этой системе преобразует фиксированное постоянное напряжение (48 В) от повышающего преобразователя постоянного тока в однофазное переменное напряжение (48 В) с фиксированной частотой 50 Гц. В данной статье рассматривается однофазный полномостовой инвертор с переключателями на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT). Он состоит из четырех прерывателей: четырех переключателей / затворов S1, S2, S3 и S4 и четырех транзисторов T1, T2, T3 и T4.При одновременном включении T1 и T2 входное напряжение появляется на нагрузке, а для T3 и T4 напряжение меняется на противоположное (-Vs). На рисунке 14 показан типичный однофазный инвертор на базе полномостового IGBT [17].

5.6. Контроллер режима напряжения инвертора

На выходное напряжение инвертора легко влияют изменения линии и других параметров системы [16]. Следовательно, существует необходимость в правильной схеме управления для поддержания постоянного напряжения независимо от нарушений в системе.Схема регулятора режима напряжения предложена в данной работе в связи с ее надежностью и простотой реализации [16, 17]. Как показано на рисунке 15, постоянное напряжение повышающего преобразователя измеряется и сравнивается с эталонным значением. Произведенная ошибка отправляется на ПИ-регулятор, и ПИ-регулятор выдает выходной сигнал, который является величиной постоянного тока. Эта величина постоянного тока умножается на синусоидальное значение, чтобы преобразовать его в значение переменного тока, которое затем сравнивается с треугольной формой волны для получения импульсов для управления переключателями / затворами инвертора [16].

5.7. Однофазный повышающий трансформатор

Трансформатор — это электрическое устройство, используемое для передачи электрической энергии с одного уровня на другой с той же частотой с помощью изменяющегося магнитного поля. Он состоит из двух обмоток, первичной и вторичной обмоток, разделенных магнитопроводом. Когда трансформатор используется для «увеличения» напряжения на его вторичной обмотке относительно первичной, он называется повышающим трансформатором, а когда он используется для «уменьшения» напряжения на вторичной обмотке относительно первичной, он называется понижающим трансформатором [18].В этом исследовании используется однофазный повышающий трансформатор для повышения выходного напряжения 48 В от инвертора до 220 В при 50 Гц для соответствия бытовой нагрузке переменного тока.

6. Предлагаемое динамическое моделирование фотоэлектрической системы с помощью MATLAB / Simulink

Динамическое моделирование и имитация — необходимый первый шаг в проектировании, оптимизации и анализе производительности. Чтобы изучить динамическое поведение компонента фотоэлектрической системы предлагаемой гибридной энергосистемы в отношении качества электроэнергии, гармоник, воздействия нагрузки и переходных процессов напряжения, компонент фотоэлектрической системы был смоделирован в среде MATLAB / Simulink в различных условиях, специфичных для конкретной среды. дом.Полная модель MATLAB / Simulink показана на рисунке 16. Каждая из подсистем была разработана с использованием стандартных уравнений и расчетных и стандартных параметров из таблиц данных производителей.

6.1. Результаты динамического моделирования

Наиболее важные результаты динамического моделирования показаны на рисунках 17–22. На рисунке 18 показано солнечное излучение и температура, при которых работает фотоэлектрическая батарея, а также генерируемая выходная мощность. На рисунке 19 показаны ток, состояние заряда (SOC) и напряжение (48 В) батареи, а по SOC видно, что батарея заряжается фотоэлектрической системой для будущего использования.На рисунке 20 показано выходное постоянное напряжение постоянного тока (48 В) повышающего преобразователя постоянного тока в постоянный, а на рисунке 21 показано генерируемое переменное напряжение и частота инвертора (48 В, 50 Гц), подаваемые на трансформатор. Трансформатор увеличивает это напряжение с той же частотой до 220 В для бытовых нагрузок переменного тока, как показано на рисунке 22. Все динамические симуляции проводились всего за 3 секунды.






7. Будущие работы

В будущем может быть включена система управления аккумулятором (контроллер состояния заряда) и более сложная схема управления инвертором (например,g., ориентированное на напряжение управление, VOC) рекомендуется для более быстрого реагирования в случаях серьезных сбоев в системе, таких как внезапная перегрузка. Кроме того, аппаратная реализация предлагаемой автономной фотоэлектрической системы должна быть проведена для реальных испытаний.

8. Выводы

В этом документе тепловое моделирование дома в Бенин-Сити, штат Эдо, Нигерия, было выполнено с помощью программного обеспечения BEopt с учетом таких важных параметров, как тип и размер дома, местоположение, ориентация дома, материалы, использованные при постройке дома, количество и типы бытовой техники в доме, а также количество жителей.Это связано с тем, что эти параметры влияют на фактические потребности дома в энергии. Зная о потребностях дома в энергии (17 485 кВт / ч) из теплового моделирования BEopt, программный пакет HOMER Pro был использован для поиска оптимального решения автономной гибридной энергосистемы для выбранного дома. Для этого сгенерированный годовой профиль нагрузки дома из моделирования теплового моделирования BEopt был импортирован в программное обеспечение HOMER Pro, и через его окно добавления / удаления различные компоненты предлагаемой гибридной энергосистемы, такие как солнечные фотоэлектрические батареи, дизельный генератор, преобразователи и аккумулятор были выбраны для моделирования.В этом моделировании учитывались параметры проекта, такие как срок службы проекта и экономические параметры (т. Е. Затраты, полученные с веб-сайтов производителей компонентов), а также доступное солнечное излучение в этом регионе, которое было загружено из Национальной базы данных солнечного излучения с помощью Окно ресурсов HOMER. В HOMER Pro были смоделированы различные системы и проведен технико-экономический анализ с учетом таких факторов, как размер компонентов, конфигурации системы, адекватность различных возобновляемых источников энергии, экономика проекта с изменяющимися нагрузками и стоимостью компонентов, жизненный цикл системы, чистая текущая стоимость системы, стоимость энергии для конечного пользователя, затраты на техническое обслуживание и годовые эксплуатационные расходы гибридной энергосистемы при определении оптимального решения гибридной энергосистемы для удовлетворения электрических нагрузок дома.Было обнаружено, что оптимальная гибридная энергосистема состоит из обычного дизельного генератора и солнечной фотоэлектрической системы. Чтобы проверить качество электроэнергии, гармоники, влияние нагрузки и переходные процессы напряжения предлагаемого компонента солнечной фотоэлектрической системы гибридной энергосистемы, динамическое моделирование было выполнено в среде MATLAB / Simulink при различных условиях системы. Результаты моделирования показывают, что солнечная фотоэлектрическая система полностью способна обеспечивать энергией дом и может служить потенциальным решением энергетического кризиса в этом регионе.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Школу последипломного образования, Факультет инженерии и прикладных наук Мемориального университета Ньюфаундленда за создание благоприятных условий для проведения этого исследования.Авторы также хотели бы поблагодарить Совет по естественным наукам и инженерным исследованиям (NSERC) Канадской сети технологий хранения энергии (NESTNet) за финансирование этого исследования.

Границы | Продвижение децентрализованных устойчивых энергетических систем в различных сценариях поставок: роль стремления к автаркии

1. Введение

На Всемирном саммите по климату в Париже в декабре 2015 года международное сообщество согласилось сократить выбросы CO 2 , чтобы удерживать глобальную температуру ниже повышения на 2 ° (РКИК ООН, 2015).Для достижения этой амбициозной цели широко признается необходимость трансформации нынешней энергетической системы, основанной на ископаемом топливе. Считается, что децентрализованные системы возобновляемых источников энергии играют важную роль в декарбонизации производства энергии во всем мире (IPCC, 2007, 2011). За последние два десятилетия доля возобновляемых источников энергии в производстве энергии и электроэнергии значительно увеличилась. В 2015 году мощности возобновляемых источников энергии составляли 30% от всех мощностей в мире (IRENA, 2016).Помимо уже существующих гидроэнергетических систем, многие страны мира предпочитают производить электроэнергию с помощью солнечных или ветряных систем (REN21, 2016).

Интеграция возобновляемых источников энергии в электроэнергетические системы ставит ряд проблем. Для энергетических систем, основанных на высокой доле возобновляемых децентрализованных технологий, согласование спроса и предложения труднее из-за сильных колебаний производства электроэнергии на фотоэлектрических и ветроэнергетических установках в течение дня и года.Напротив, производство электроэнергии на гидроэлектростанциях, геотермальной энергии и на основе биомассы может обеспечивать базовую нагрузочную способность и заменять централизованные варианты. Использование всего разнообразия децентрализованных технологий использования возобновляемых источников энергии — это первый шаг к обеспечению стабильности системы. Основная задача сетевого оператора — согласование спроса и предложения, что обеспечивается за счет интеграции децентрализованной вырабатываемой электроэнергии в «классические» централизованные энергосистемы. В частности, суточный пик солнечной энергии в летние дни должен быть скорректирован, чтобы поддерживать баланс сетевой инфраструктуры.Для распределения электроэнергии до конечных точек потребления необходимо дальнейшее расширение сети (Sims et al., 2011). Поскольку политический процесс строительства новых линий электропередачи сложен и поэтому часто требует много времени, все больший упор делается на развитие интеллектуальных сетей и зданий с интеллектуальным управлением на стороне спроса (Torriti, 2012). Распространение систем хранения электроэнергии является дополнительным средством повышения соответствия между спросом и предложением в децентрализованных энергетических системах.Крупные гидроэлектростанции с насосным питанием — самая дешевая технология хранения электроэнергии. Расположенный в горных регионах, потребность в транспортировке накопленной электроэнергии через сеть сохраняется. Технология преобразования энергии в газ, которая преобразует электроэнергию в транспортируемое газовое топливо путем разделения воды на кислород и водород, является еще одной возможностью использовать избыток электроэнергии от ветровой или солнечной генерации. Дополнительным вариантом хранения энергии является использование систем хранения энергии сжатым воздухом.Идея состоит в том, чтобы хранить сжатый воздух в больших подземных пещерах. Технологии производства энергии из газа и сжатого воздуха все еще находятся на стадии исследований и еще не готовы к выпуску на рынок (Lund and Salgi, 2009; Jülch, 2016). Наряду с этими технологиями, использование небольших электрохимических хранилищ, расположенных в частных домах, как ожидается, будет играть важную роль в поддержании стабильности сети (Denholm et al., 2010). В то время как в предыдущие годы системы электрохимического хранения были недоступны для среднего домовладельца, технический прогресс и увеличение отдачи от масштаба привели к снижению цен на системы.С 2014 года средняя цена на такие аккумуляторные системы хранения снизилась более чем на 30% (BSW-Solar, 2016).

Учитывая рост цен на электроэнергию, скоро наступит момент, когда частным домовладельцам станет более выгодно напрямую потреблять солнечную электроэнергию собственного производства вместо того, чтобы подавать ее в сеть (Weniger et al., 2015; Kairies et al., 2016 ; Цапф, 2017). Недавнее исследование Korcaj et al. (2015) показали, что намерение внедрить фотоэлектрические системы (частично) зависит от воспринимаемой выгоды от автаркии, предоставляемой системой.Они концептуализировали автаркию как индивидуальную возможность обезопасить и контролировать часть энергоснабжения и стать независимыми от поставщиков энергии (Korcaj et al., 2015). Использование систем хранения электроэнергии может повысить степень автономии энергии домовладельцев, поскольку это позволяет им увеличить количество электроэнергии, производимой собственными силами, которую они могут использовать для себя. Мы ожидаем, что в дополнение к повышенной степени энергетической автаркии использование систем хранения электроэнергии дает несколько психологических преимуществ, которые выходят за рамки простого энергетического преимущества.Исследования показали, что отдельные потребители связывают с концепцией автаркии другие неэнергетические аспекты, такие как независимость, автономия, самодостаточность, надежность поставок и контроль (Fischer, 2004; Rae and Bradley, 2012; Valkering et al., 2014). ; Römer et al., 2015). При рассмотрении психологических аспектов мотивации человека важную роль, вероятно, будут играть вопросы самоопределения (Deci, Ryan, 1985, 1991) и контроля (White, 1959; Bandura, 2001). Поэтому мы ожидали, что стремление людей к автаркии станет решающим фактором для принятия энергетических систем с накоплением электроэнергии.

В настоящем исследовании (см. Рисунок 1) количественное онлайн-исследование (Исследование 1) было объединено с качественными проблемно-ориентированными интервью (Исследование 2), чтобы выявить психологические аспекты стремления к автаркии и их значимость для принятия решения о покупке инновационных энергетических систем. Выбранный нами подход к анализу в этой новой области исследований является многообещающим, поскольку обеспечивает следующие преимущества обеих методологических парадигм. Онлайн-опрос позволил нам количественно оценить готовность участников платить, их предполагаемую автаркию, осуществимость и желательность в различных сценариях поставок, обеспечивая 80% автаркии энергии.Хотя техническая конфигурация сценариев и, следовательно, степень автаркии были идентичны, диапазон автаркии варьировался в зависимости от сценария: энергетическая автаркия на (1) уровне домохозяйства, (2) районе и (3) уровне небольшого города. Целью проблемно-ориентированных интервью было более глубокое изучение множества психологических аспектов стремления к автаркии, указанных в исследовании 1. Примененная техника полуструктурированного интервью позволила нам задавать заранее определенные вопросы, а также узнать об отдельных аспектах помимо заранее определенных.Таким образом, респондентов сначала опросили об их восприятии трех сценариев снабжения, а затем задали общие вопросы об их субъективном взгляде на самообеспечение электроэнергией и энергией. Методологический рабочий процесс представлен в схематическом виде на Рисунке 1.

Рисунок 1 . Схематический обзор методологического рабочего процесса.

2. Теоретические основы

2.1. Психологические аспекты стремления к автаркии

Способ организации личного энергоснабжения в значительной степени зависит от индивидуальных или субъективных соображений.В случае стремления к автаркии такие личные размышления о преимуществах и недостатках достижения высокой степени энергетической автаркии могут повлиять на принятие решений. Как и в случае с любой другой желаемой целью, стремление к автаркии обусловлено различными мотивами, личными ценностями, индивидуальными мнениями, привычками и социальными нормами. Предыдущие исследования децентрализованных устойчивых энергетических систем показали, что решения о покупке основываются не только на финансовых соображениях (Fischer, 2004; Jager, 2006; Korcaj et al., 2015; Römer et al., 2015). Решение вести себя экологически безопасным образом также сильно зависит от ценностей, мотивов и норм людей (Hansla et al., 2008; Lindenberg and Steg, 2013). Так, например, потребители предпочитают экологически чистые инновации, такие как электромобили, которые отражают их экологические ценности, а также их предполагаемый спрос в повседневной жизни (Hahnel et al., 2014a, b). Что касается решений о покупке фотоэлектрических систем (ФЭ), указывается, что стремление к автаркии служит дополнительным сильным предиктором отношения домовладельцев к системам, что, в свою очередь, влияет на намерения домовладельцев покупать (Korcaj et al., 2015). Желание генерировать энергию независимым, самоопределенным и самодостаточным способом, по-видимому, является решающим фактором в достижении принятия и приверженности. Автарки концептуально связывают с различными психологическими конструкциями, такими как стремление индивидов к независимости (Jager, 2006; Leenheer et al., 2011; Müller et al., 2011; Schmidt et al., 2012; Valkering et al., 2014; Römer et al., 2015; Engelken et al., 2016), автономия (Fischer, 2004; Späth and Rohracher, 2010; Rae and Bradley, 2012), самодостаточность (Fischer, 2004; Späth and Rohracher, 2010; Leenheer et al. al., 2011; Мюллер и др., 2011; Рэй и Брэдли, 2012; Schmidt et al., 2012; Römer et al., 2015; Brosig и Waffenschmidt, 2016; Engelken et al., 2016), надежность поставок (Rae and Bradley, 2012; Römer et al., 2015) и сила контроля (Fischer, 2004; Valkering et al., 2014).

Römer et al. (2015) показали, что близость к автаркии и озабоченность потребителей безопасностью поставок являются сильными факторами, влияющими на намерение приобрести небольшие системы хранения электроэнергии.Их концепция автаркии состоит из независимости от коммунальных предприятий, возможности автономного выбора и возможности быть самодостаточным (Römer et al., 2015). Согласно Brosig и Waffenschmidt (2016), (некоторые) люди обладают личным желанием быть автаркиками. Они показали, что некоторые пользователи готовы повысить уровень своей самообеспеченности, отказавшись от использования бытовых электроприборов (Brosig and Waffenschmidt, 2016). Исследование приемлемости малых теплоэлектроцентралей показало, что наиболее важными мотивами для принятия этих систем были стремление к независимости, стремление к автономии, видение самодостаточных домашних систем и стремление к личному контролю. (Фишер, 2004).Кроме того, участие в проектах интеллектуальных сетей частично зависит от предполагаемой доступности управляющих устройств и возможности стать более энергонезависимыми (Valkering et al., 2014). Желание стать независимым от поставщиков электроэнергии было определено как важный аспект покупки фотоэлектрической системы среди голландских домовладельцев (Jager, 2006). Опрос потребителей среди голландских домохозяйств был сфокусирован на анализе самого автаркического поведения и показал, что на намерение генерировать собственную энергию влияет забота потребителей об окружающей среде, их привязанность к технологиям и репутация электроэнергетических компаний (Leenheer et al., 2011). Идея энергетической автономии, самодостаточности и энергетической автономии может быть определена в тематическом исследовании австрийского альпийского района, в котором сильная сеть участников выработала общее видение для продвижения необходимых социально-технологических преобразований в направлении устойчивого минимума. -углеродная энергетическая система (Späth and Rohracher, 2010). Устойчивые сообщества часто связаны с энергетической автономией, которая характеризуется высокой степенью самоуправления, возможностью хранить и использовать энергию самостоятельно и способностью действовать независимо.Местные жители ценят получаемые выгоды от повышения надежности снабжения и возможность снижения затрат и выбросов углерода (Rae and Bradley, 2012). Некоторые регионы в Германии, Швейцарии и Австрии продвигают идею региональной энергетической автаркии, которая концептуализируется как полностью полагающаяся на внутренние ресурсы для удовлетворения своих потребностей в энергии. Сравнение этих случаев показало, что сильным мотивом инициаторов было укрепление местной экономики и снижение зависимости от внешнего импорта ресурсов (Müller et al., 2011; Schmidt et al., 2012). Engelken et al. (2016) пришли к аналогичному выводу. Чтобы проанализировать, почему муниципалитеты стремятся к энергетической независимости, они провели опрос среди 109 крупных муниципалитетов Германии. Результаты подтвердили, что ожидаемые налоговые поступления, экологическая осведомленность и независимость от частных коммунальных компаний повлияли на стремление крупных компаний к самообеспечению энергией (Engelken et al., 2016).

Помимо индивидуальных аспектов, связанных с концепцией автаркии, необходимо учитывать также социальные аспекты.Децентрализованные системы возобновляемой энергии часто требуют высокого уровня коммуникации между участниками. Это предполагает налаженное сотрудничество между соседями, арендаторами или домовладельцами. Энергетические кооперативы, являющиеся многообещающим способом стимулирования распространения возобновляемых источников энергии на региональном уровне, могут рассматриваться как социальная сеть участников, приверженных достижению высоких показателей автаркии и самодостаточности (Yildiz, 2014; Yildiz et al., 2015 ). Аспекты участия, взаимодействия и доверия особенно важны для социальных отношений в организациях, таких как энергетические кооперативы (Yildiz et al., 2015). Например, проекты возобновляемых источников энергии, разработанные гражданами по восходящей линии, с большей вероятностью будут приняты общественностью, чем нисходящие проекты, разработанные крупными компаниями (Rogers et al., 2008). Участие финансовых граждан показало себя успешным в уменьшении оппозиции и увеличении принятия проектов в области возобновляемых источников энергии (Йылдыз, 2014). Сравнение ветряной фермы, находящейся в собственности местного сообщества, и нескольких ветряных электростанций, разработанных и принадлежащих крупной компании в Шотландии, показало, что отношение общества к развитию ветряных электростанций более позитивно в тех областях, где местное сообщество принимает непосредственное участие (Warren and McFadyen, 2010).Даже для таких крупных проектов, принадлежащих разработчикам, предоставление местным жителям общественных благ, таких как рабочие места или инвестиционные возможности, рассматривается как эффективная стратегия снижения сопротивления и повышения уровня признания (Cass et al., 2010). Холстенкамп и Кахла (2016) провели опрос среди акционеров и членов общественных энергетических компаний, чтобы проанализировать их инвестиционные мотивы. Результаты показали, что для членов энергетических кооперативов экономические соображения относительно получения прибыли менее важны, чем для членов товариществ с ограниченной ответственностью (Holstenkamp and Kahla, 2016).Исследование инициатив в области возобновляемых источников энергии на уровне сообществ показало, что межличностное и социальное доверие между местными жителями и группами выгодно для реализации проектов, поскольку люди положительно относятся к участию и в процессе развития в целом (Walker et al., 2010 ). Идентификация с местным сообществом рассматривается как важный детерминант для активного участия граждан и поддержки кооперативного поведения (Stürmer et al., 2008).

Несмотря на разнообразие исследований, посвященных различным аспектам автаркии, эмпирическая концептуализация и определение концепции автаркии и ее аспектов все еще отсутствуют.Что касается технологий возобновляемых источников энергии, которые влияют на объективную автаркию, необходимо изучить различные психологические аспекты стремления к автаркии, чтобы дать более точные прогнозы решений домовладельцев о покупке и поддержать внедрение систем.

2.2. Психологические теории, объясняющие стремление к автаркии

Психологические теории позволяют лучше понять основные психологические механизмы стремления к автаркии. В частности, при изучении влияния стремления к автаркии на решения о покупке следует принимать во внимание аспекты человеческой мотивации, вопросы самоопределения и контроля.

2.2.1. Теории управления

Идея фундаментальной потребности в контроле над окружающей средой широко обсуждалась в психологических исследованиях (White, 1959; DeCharms, 1968; Seligman, 1975; Thompson, 1981; Bandura, 1996). Люди стремятся влиять на окружающие их ситуации, контролировать текущие процессы и предвидеть разворачивающиеся события (White, 1959). Уайт (1959) разработал и определил концепцию компетенции, которую можно определить как способность эффективно взаимодействовать с окружающей средой.Люди склонны считать себя причиной действий и изменения окружающей среды (DeCharms, 1968). Чтобы быть эффективным, не нужно осуществлять контроль. Вместо этого достаточно, если ситуация воспринимается как управляемая (Селигман, 1975; Томпсон, 1981). Согласно Бандуре (2001), «способность осуществлять контроль над природой и качеством своей жизни является сущностью человечности». (стр.1). Поэтому Бандура (1977, 1982, 1996) разработал концепцию самоэффективности, индивидуального восприятия или веры в свои способности выполнять запланированное поведение.В рамках теории запланированного поведения (Ajzen, 1985, 1991) концепция воспринимаемого поведенческого контроля совместима с конструкцией самоэффективности.

Когда эти аспекты контроля принимаются во внимание при эксплуатации энергетических систем, вполне вероятно, что внедрение и распространение технологических инноваций улучшится. Например, участие пользователей в процессах реализации показало, что восприятие пользователями контроля восстанавливается, что облегчает принятие используемых технологий (Baronas and Louis, 1988).Контроль, концептуализированный внутренней самоэффективностью и внешними условиями содействия, оказался одним из основных определяющих факторов восприятия простоты использования новой внедренной технологии (Venkatesh, 2000).

2.2.2. Теория самоопределения

Теория самоопределения (Deci and Ryan, 1985, 1991) подчеркивает, что люди преследуют цели для удовлетворения трех врожденных психологических потребностей: автономии, компетентности и взаимосвязи. Автономия описывается как желание самоорганизоваться и инициировать собственное поведение, в то время как компетентность относится к желанию чувствовать себя эффективным во взаимодействии с окружающей средой и при выполнении действий.Родство, напротив, означает, что люди хотят чувствовать себя связанными с другими и получать поддержку от важных окружающих (Ryan and Deci, 2000, 2006). Кроме того, Deci и Ryan (2000) провели различие между содержанием целей и регулятивными процессами, посредством которых эти цели достигаются. Люди осознают важность целей для себя в соответствии со своими личными устремлениями. Некоторые цели обеспечивают больший потенциал для удовлетворения трех психологических потребностей, чем другие.Помимо содержания целей, регулирующие процессы достижения цели определяют результаты целенаправленного поведения. Опытная автономия, компетентность и взаимосвязь во время выполнения действия приводят к повышению производительности и большей устойчивости поведенческих изменений (Deci and Ryan, 2000).

Принимая во внимание эти индивидуальные тенденции к самоопределению в процессе внедрения и эксплуатации энергетических систем, вполне вероятно, что принятие технологических инноваций улучшится.Например, предыдущее исследование (Roca and Gagné, 2008; Yoo et al., 2012; Nikou and Economides, 2014) объединило теорию самоопределения с моделью принятия технологии (Davis, 1989), которая оказалась одной из основные модели в объяснении принятия технологий. Ожидается, что два фактора, воспринимаемая полезность и кажущаяся простота использования, будут основными определяющими факторами поведения пользователя. Первая, воспринимаемая полезность, относится к убеждению человека в том, что использование определенной технологии улучшает его / его производительность.Вторая, воспринимаемая простота использования, определяется как уверенность человека в том, что использование конкретной технологии не требует усилий (Davis, 1989). В случае средств электронного обучения на базе Интернета желание продолжать использовать информационные технологии возрастает, если пользователи воспринимают себя автономными и компетентными, а также когда они чувствуют связь и поддержку со стороны коллег (Roca and Gagné, 2008). У людей появляется более высокая мотивация использовать электронное обучение на рабочем месте, когда они независимо решают, следует ли демонстрировать определенное поведение и когда они могут действовать автономно (Yoo et al., 2012). Отношение к использованию мобильной оценки в значительной степени зависит от воспринимаемой автономии, компетентности и взаимосвязи (Nikou and Economides, 2014). Что касается поведения в среде, самоопределившиеся индивиды, как правило, недовольны состоянием окружающей среды и, как следствие, более охотно участвуют в поведении, защищающем его (Pelletier et al., 1998). Кроме того, было обнаружено, что автономные люди более последовательны в своих экологических установках и поведении во времени (Villacorta et al., 2003). Участники усвоили мотивацию в отношении самостоятельно выбранных экологических целей в большей степени, когда они воспринимают ситуацию как поддерживающую автономию и когда их право выбора соблюдается (Osbaldiston and Sheldon, 2003). В случае потребления энергии в домашних условиях автономная мотивация существенно влияет на энергосберегающее поведение потребителей (Webb et al., 2013).

2.2.3. Предположения

Мы предположили, что степень энергетической автаркии, которая определяется количеством энергии, генерируемой системой (ами) возобновляемой энергии данного человека, его района или его сообщества, является лишь одним из множества аспектов концепции психологической автаркии. актуально для оценки таких систем.В соответствии с этим предположением и представленными теориями самоопределения и контроля, неэнергетические аспекты стремлений к автаркии должны быть рассмотрены при изучении принятия технологических инноваций, влияющих на автаркию. Примерами таких неэнергетических аспектов являются стремление к независимости, автономии, самодостаточности, надежности снабжения и возможности контроля. Предполагаемые психологические компоненты представленных сценариев отражены в Таблице 1.

Таблица 1 .Предполагаемые психологические составляющие представленных сценариев.

В случае принятия решений о покупке децентрализованных устойчивых энергетических систем мы ожидали, что люди будут отдавать предпочтение технологическим системам, которые поддерживают их независимость, автономность, самодостаточность, надежность поставок и контроль над их энергоснабжением. Таким образом, на решения о покупке децентрализованных инноваций в области устойчивой энергетики должно влиять воспринимаемое домовладельцами стремление к автаркии и ее многочисленные аспекты, выходящие за рамки простой энергетической автаркии.

3. Исследование 1: Интернет-опрос

3.1. Метод

3.1.1. Участников

Всего онлайн-исследование завершили 168 участников (100 женщин). Средний возраст участников составлял 32,5 года (SD = 13,3). Стремясь получить удобную выборку, со знакомыми студентами и не студентами связывались по электронной почте, в социальных сетях или напрямую. Мы попросили участников переслать электронное письмо, содержащее ссылку на онлайн-опрос, дополнительным потенциальным участникам.Участники заполнили анкету онлайн и не получили компенсации. Все участники проживали в Германии. Участие заняло около 15 мин. Поскольку участники добровольно согласились заполнить онлайн-опрос, вполне вероятно, что наша выборка содержит систематическую ошибку самоотбора, что может привести к тому, что выборка не будет полностью репрезентативной для населения.

В соответствии с этическими стандартами, описанными Немецким научным фондом (DFG, 2016), психологические исследования на здоровых людях освобождаются от этического одобрения, если исследование не связано с личными рисками, высоким физическим или эмоциональным стрессом и когда участники полностью осведомлены об этом. цели и процедуры исследования.Что касается нашего исследования, участники добровольно согласились заполнить анкету онлайн и имели возможность отказаться от участия в любой момент опроса. Участники были полностью проинформированы о целях и порядке проведения опроса. Информированное согласие было получено от всех участников перед началом исследования. Ответы были анонимными и закодированы таким образом, что невозможно было связать утверждения с конкретным предметом. Поскольку онлайн-опрос полностью соответствует этическим требованиям Немецкого научного фонда (DFG, 2016), одобрение этического комитета ответственным этическим комитетом не требуется.

3.1.2. Типовой проект дома

Исследование было основано на дизайне внутри субъектов с факторным сценарием (домохозяйство / район / небольшой город) и зависимыми переменными — готовностью платить, воспринимаемой автаркией, предполагаемой осуществимостью и предполагаемой желательностью.

3.1.3. Разработка и характеристика трех сценариев

Целью разработки сценария было варьировать различные предполагаемые психологические компоненты стремления к автаркии, сохраняя при этом постоянную энергетическую автаркию (см. Таблицу 1).Поскольку участники указали на свою готовность платить за реализацию описанных сценариев, было важно, чтобы сценарии были реалистичными и представляли возможные будущие условия. Сценарии включали широкий спектр децентрализованных систем возобновляемой энергии, таких как фотоэлектрические и солнечные тепловые модули, электрохимические хранилища и небольшие теплоэлектростанции (Schmidt et al., 2012). Во всех трех сценариях постулировалась степень автаркии энергии 80%, подразумевая, что 80% спроса на энергию покрывается за счет внутренних ресурсов.Кроме того, было подчеркнуто, что электроэнергия будет производиться из 100% возобновляемых ресурсов (Leukefeld and Prutti, 2014; Weniger et al., 2015; KfW, 2016). Основное различие между тремя изображенными сценариями заключалось в диапазоне автаркии: (1) домохозяйство, (2) район или (3) уровень маленького городка. Во всех трех сценариях участников просили представить, что они живут в собственном доме. Использование иллюстраций в экспериментальных исследованиях должно осуществляться с осторожностью, чтобы избежать искажающего воздействия на восприятие участников.Предыдущие исследования показали, что использование несовершенных иллюстраций может привести к неправильной интерпретации предполагаемого содержания (Feenstra, 2012). По этой причине мы соединили иллюстрации трех сценариев с соответствующими текстовыми материалами (L’Orange Seigo et al., 2013). Дизайн графиков (см. Рис. 2–4) и длина описаний были максимально похожи во всех трех сценариях, отличаясь только диапазоном автаркии. Различные ключевые слова использовались для запуска и обрамления представленных настроек и различного диапазона автаркии в разных сценариях.Мы предполагаем, что предполагаемые психологические аспекты стремления к автаркии, такие как независимость, автономия, самодостаточность, надежность поставок и контроль, будут различаться в трех сценариях. Таким образом, восприятие и оценка участниками каждого сценария должны отличаться в результате различного диапазона автаркии.

Рисунок 2 . Сценарий домохозяйства: энергетическая автаркия на уровне домохозяйства.

Рисунок 3 . Сценарий соседства: энергетическая автаркия на уровне микрорайона.

Рисунок 4 . Сценарий маленького городка: энергетическая автаркия на уровне маленького городка.

3.1.3.1. Сценарий домохозяйства

В сценарии домохозяйства участников просили представить, что они живут в собственном доме в небольшом городке в сельской местности. В этом сценарии фотоэлектрические и солнечные тепловые модули на крыше вырабатывают электричество и теплую воду. Небольшая теплоэлектроцентраль в подвале дома обеспечивает дополнительную электроэнергию и энергию.Электрохимическая система хранения хранит излишки электроэнергии, произведенные в доме, обеспечивая их в периоды низкого или полного отсутствия энергии, например, в ночное время или в пасмурную погоду. Производство и потребление в домашнем хозяйстве оптимизируется с помощью компьютерного менеджера энергопотребления (см. Рисунок 2).

3.1.3.2. Сценарий района

В сценарии соседства дом соединен с несколькими домами в ближайшем соседстве.Техническая конфигурация состоит из тех же технологий, что и в Домашнем сценарии. Единственное отличие состоит в том, что технологические системы используются совместно и коллективно участвующими домовладельцами по соседству. Опять же, на большинстве крыш есть фотоэлектрические и солнечные тепловые модули. В некоторых подвалах небольшие теплоэлектроцентрали обеспечивают район дополнительной мощностью и энергией, а батареи накапливают электроэнергию для последующего потребления энергии. Компьютерный энергоменеджер соединяет дома по соседству и оптимизирует производство и потребление энергии по соседству (см. Рисунок 3).

3.1.3.3. Сценарий маленького городка

В сценарии «Маленький город» дом соединен с несколькими другими домами, расположенными на территории небольшого городка (то есть за пределами ближайшего района). Техническая конфигурация состоит из тех же технологий, что и в двух других сценариях. Основное отличие сценария «Домохозяйство и микрорайон» состоит в том, что технологические системы, все еще находящиеся в каждом из частных домов, коллективно используются участвующими домовладельцами, расположенными в небольшом городке.Технологические устройства для выработки и хранения энергии идентичны первым двум сценариям. Компьютерные менеджеры по энергопотреблению соединяют дома в маленьком городке и оптимизируют производство и потребление энергии в маленьком городке (см. Рисунок 4).

3.1.4. Зависимые переменные

3.1.4.1. Готовность платить

Для оценки готовности платить за реализацию описанного сценария участникам было предложено представить, что дополнительные затраты будут добавлены к цене на электроэнергию.Мы использовали прямой подход (Le Gall-Ely, 2009; Miller et al., 2011), прося участников напрямую заявить о своей готовности платить за реализацию следующим пунктом: «Сколько вы готовы платить больше за реализация описанного сценария? » Для дополнительной иллюстрации была предоставлена ​​информация о том, что средняя цена на электроэнергию составляла около 28 процентов за кВтч (BDEW, 2016). С учетом потребления небольшой семьи 5000 кВтч в год годовой счет за электроэнергию составляет около 1400 евро.Кроме того, небольшая таблица проинформировала их, что повышение цены на 1/5/10 цента за кВтч приведет к дополнительным расходам в размере 50/250/500 евро в год. Участники сообщили о своей готовности платить по каждому сценарию, указав сумму, которую они были готовы добавить к фиксированной цене на электроэнергию в размере 28 процентов за кВтч. Нам хорошо известна методологическая неточность гипотетического запроса испытуемых о том, что они готовы платить за реализацию сценария. Мы явно оставили открытым вопрос, принадлежит ли используемая система или нет, избегая возможных затрудняющих воздействий на предоставленные ответы.Наша главная цель заключалась в оценке относительных межличностных различий в восприятии трех сценариев, а не в определении абсолютных значений.

3.1.4.2. Воспринимаемая автарки

Воспринимаемая автаркость сценариев оценивалась по одному пункту: «Как вы воспринимаете автаркию описанного сценария?» Участники указали свое восприятие по 6-балльной шкале Лайкерта.Участники указали свое восприятие по 6-балльной шкале Лайкерта в диапазоне от 1 ( определенно не автаркичный ) до 6 ( полностью автаркичный ).Шкала типа Лайкерта — один из наиболее часто используемых инструментов опроса для измерения отношения и мнения к определенному утверждению или вопросу (Likert, 1932; Carifio and Perla, 2007).

3.1.4.3. Предполагаемая осуществимость

Воспринимаемая осуществимость сценариев оценивалась по одному пункту: «Как вы оцениваете осуществимость описанного сценария?» Участники указали на свою предполагаемую осуществимость по 6-балльной шкале Лайкерта.Участники указали на предполагаемую осуществимость по 6-балльной шкале Лайкерта в диапазоне от 1 ( определенно невозможно ) до 6 ( полностью выполнимо ).

3.1.4.4. Воспринимаемая желательность

Воспринимаемая желательность сценариев оценивалась по одному пункту: «Как вы оцениваете желательность описанного сценария?» Участники указали свое восприятие по 6-балльной шкале Лайкерта. Участники указали свое восприятие по 6-балльной шкале Лайкерта в диапазоне от 1 ( определенно нежелательно, ) до 6 ( полностью желательно ).

3.1.5. Процедура

Онлайн-исследование началось с вводной страницы, на которой упоминалась общая тема научного проекта. Перед тем, как были представлены три сценария автаркии, участники сообщили о своей демографии. Впоследствии каждый из трех сценариев автаркии был представлен в рандомизированном порядке. Участники сообщили о своей готовности платить, о своей предполагаемой автаркии, о своей предполагаемой осуществимости и о своей предполагаемой желательности для каждого сценария. Наконец, участники имели возможность сообщить общие комментарии, и их поблагодарили за участие.

3,2. Результатов

В нашем эксперименте каждого участника попросили оценить все три сценария. Этот план повторных измерений, сравнивающий различия внутри субъекта, казался наиболее подходящим для нашего статистического анализа (Field, 2014). Поскольку мы хотели измерить восприятие трех различных сценариев, а не определять оптимальный профиль продукта, мы решили не применять совместный анализ (Green et al., 2001). Для каждой из зависимых переменных был применен односторонний дисперсионный анализ с повторными измерениями (rmANOVA), чтобы проверить влияние факторного сценария.Когда тест Мочли показал, что предположение о сферичности было нарушено, степени свободы были скорректированы с использованием оценок Хьюна – Фельдта. Чтобы учесть накопление альфа-ошибок из-за многократного тестирования, мы применили поправку Бонферрони для каждого из проведенных анализов, изменив уровень значимости с p = 0,05 до 0,0125.

3.2.1. Готовность платить

Результаты показали, что факторный сценарий оказал значительное влияние на готовность платить, F (2, 334) = 8.97, p <0,001, ηp2 = 0,051; Huynh Исправленный Фельдтом ( ϵ = 0,94). Результаты апостериорных сравнений с использованием поправки Бонферрони подтвердили, что существуют также значительные различия между парами средних значений сценария. Среднее значение готовности платить в сценарии домохозяйства значительно отличалось от сценария района ( p = 0,003) и сценария маленького городка ( p = 0,002). Между сценариями района и маленького городка разница была статистически незначимой ( p = 1).Средние значения сценариев показаны на Рисунке 5.

Рисунок 5 . Средние значения в евроцентах за кВтч и евро в год для трех сценариев поставки; слева y — ось: доплата за кВтч; справа y — ось: в результате дополнительные расходы в год при годовом потреблении 5000 кВтч. ANOVA с повторными измерениями выявил значительный основной эффект: F (2, 334) = 8,97, p <0,001, ηp2 = 0,051. Попарное сравнение показало, что готовность платить больше была выше в сценарии домохозяйства, чем в сценарии соседства ( p = 0.003) и чем в сценарии маленького городка ( p = 0,002), но разница между двумя последними сценариями не была значительной ( p = 1). Планки погрешностей отображают доверительные интервалы 95%. N = 168 (100 самок). * p ≤ 0,0125.

3.2.2. Воспринимаемая автарки

Результаты показали, что факторный сценарий оказал значительное влияние на воспринимаемую автаркию, F (2, 334) = 58,16, p <0,001, ηp2 = 0.258; Huynh Исправленный Фельдтом ( ϵ = 0,94). Результаты апостериорных сравнений с использованием поправки Бонферрони подтвердили, что существуют также значительные различия между парами средних значений сценария. Среднее значение воспринимаемой автаркии в сценарии домохозяйства значительно отличалось от сценария района ( p <0,001) и сценария маленького городка ( p <0,001). Между сценарием «Район» и «Маленький городок» разница была статистически незначимой ( p = 0.014). Средние значения сценариев показаны на рисунке 6.

Рисунок 6 . Средние значения воспринимаемой автаркии, предполагаемой осуществимости и предполагаемой желательности для трех сценариев предложения. Повторные измерения ANOVA выявили только значительный основной эффект для воспринимаемой автаркии, F (2, 334) = 58,16, p <0,001, ηp2 = 0,258, и значительный основной эффект для воспринимаемой желательности, F (2 , 334) = 7,14, p <0.001, ηp2 = 0,041. Парное сравнение показало, что воспринимаемая автаркия была выше в сценарии домохозяйства, чем в сценарии соседства ( p <0,001) и чем в сценарии маленького городка ( p <0,001). Парное сравнение показало, что воспринимаемая желательность была выше в сценарии маленького городка, чем в сценарии домохозяйства ( p = 0,003) и чем в сценарии района ( p = 0,006). Планки погрешностей отображают доверительные интервалы 95%. N = 168 (100 самок). * p ≤ 0,0125.

3.2.3. Предполагаемая осуществимость

Результаты показали, что не было значительного влияния факторного сценария на воспринимаемую осуществимость, F (2, 334) = 2,84, p <0,062, ηp2 = 0,017; Huynh Фельдт исправил ( ϵ = 0,96). Средние значения сценариев изображены на Рисунке 6.

3.2.4. Воспринимаемая желательность

Результаты показали, что факторный сценарий оказал значительное влияние на воспринимаемую желательность, F (2, 334) = 7.14, p <0,001, ηp2 = 0,041. Результаты апостериорных сравнений с использованием поправки Бонферрони подтвердили, что существуют также значительные различия между парами средних значений сценария. Среднее значение воспринимаемой желательности в сценарии маленького городка значительно отличалось от домашнего хозяйства ( p = 0,003) и сценария района ( p = 0,006). Между сценариями домохозяйства и микрорайона разница была статистически незначимой ( p = 1).Средние значения сценариев показаны на Рисунке 6.

3.3. Обсуждение

Результаты показали, что самая высокая готовность платить (см. Рисунок 5) была обнаружена для сценария домохозяйства. Сравнивая результаты с приведенной стоимостью электроэнергии (LCOE) фотоэлектрических систем (PV) в Германии (ISE, 2013), можно сделать интересное наблюдение. Согласно Fraunhofer ISE (2013), приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) фотоэлектрических (PV) станций в Германии в 2013 году составляла 7.8 и 14,2 цента за кВтч. С дополнительными затратами в размере 11 процентов за кВт / ч и, как следствие, дополнительными затратами в размере 550 евро в год, готовность платить (см. Рисунок 5) для сценария домохозяйства находится в пределах LCOE для фотоэлектрических электростанций. В будущем ожидается дальнейшее снижение затрат (ISE, 2013). Что касается воспринимаемой автаркии (см. Рисунок 6), результаты показали, что она также была самой высокой в ​​сценарии домохозяйства. Мы предполагаем, что на восприятие сценария домохозяйства, в частности, влияют психологические аспекты стремления к автаркии, в то время как для двух других сценариев эти аспекты, по-видимому, менее важны.Из-за того, что диапазон автаркии варьируется, количество вовлеченных людей отличается от сценария к сценарию, как и итоговые процессы общения и принятия решений. Сценарий домохозяйства характеризуется гипотетической ситуацией, когда испытуемые живут в своих собственных домах только с членами своей семьи. Они контролируют текущие процессы и не несут ответственности за других людей в процессе принятия решений. Вероятно, они убеждены, что они сами обеспечат себе энергоснабжение (Brosig and Waffenschmidt, 2016), не полагаясь на внешнюю поддержку.Как следствие, они могут считать себя автономными и самодостаточными субъектами (Fischer, 2004; Römer et al., 2015). В отличие от этого, количество вовлеченных лиц увеличивается в сценарии микрорайона и маленького городка. Испытуемые зависят от других и вынуждены отвечать не только членам своей семьи, но и людям в своем районе и своем маленьком городке. Некоторые решения необходимо принимать вместе, чтобы они были эффективными. Совместное использование технологий делает необходимым четкое и эффективное общение, в котором межличностное и социальное доверие является ключевым элементом (Walker et al., 2010; Йылдыз и др., 2015). Следовательно, субъекты могут считать себя менее самоопределенными и менее автономными в этих сценариях, чем в сценарии домохозяйства. Некоторых из них больше нельзя убедить в том, что они дёргают за ниточки и, следовательно, не могут повлиять на текущие процессы. Интересно, что предполагаемая желательность (рис. 6) была самой высокой в ​​сценарии маленького городка, напротив. В отличие от готовности платить, мы предполагаем, что на восприятие желательности влияют скорее социальные и политические соображения, чем психологические аспекты стремления к автаркии.С реализованной степенью энергетической автаркии 80% и поставкой электроэнергии, состоящей на 100% из возобновляемых источников энергии в каждом сценарии, вполне вероятно, что субъекты воспринимают все сценарии как многообещающие для уменьшения зависимости от ископаемого топлива и стимулирования необходимого CO 2 — сокращение (Engelken et al., 2016). Тот факт, что в сценарии маленького городка больше домов и людей принимают участие в декарбонизации и устойчивом преобразовании энергии и производства электроэнергии, возможно, был причиной определенного предпочтения сценария маленького городка (Rae and Bradley, 2012).Что касается осуществимости, все сценарии были восприняты как вполне выполнимые (см. Рисунок 6). Похоже, что участники основывали свое решение в основном на технических конфигурациях, которые были идентичны во всех трех сценариях.

Подводя итог, мы предполагаем, что субъекты отдают предпочтение сценарию, который позволяет им достичь независимости от поставщиков энергии и обеспечить их энергоснабжение, а также который позволяет им стать автономными, самодостаточными и контролировать текущие процессы.Наше предположение основано на конкретной конфигурации трех сценариев поставок и на том, как они были восприняты участвующими субъектами. Для надежной интерпретации выявленных результатов мы провели 13 полуструктурированных интервью в исследовании 2, чтобы укрепить наше предположение и более глубоко изучить многочисленные психологические аспекты стремления к автаркии, указанные в исследовании 1.

4. Исследование 2: полуструктурированные интервью

4.1. Метод

4.1.1. Участников

Всего осенью 2015 г. было опрошено 13 человек (6 женщин).Их средний возраст составлял 44 года, от 21 до 80 лет. Выборка состояла из 10 непрофессионалов и трех экспертов, работающих в области возобновляемых источников энергии. Эксперты были изготовителем фотоэлектрических модулей и солнечных батарей, инженером-консультантом и консультантом по вопросам энергетики, специализирующимся на децентрализованных решениях в области возобновляемых источников энергии для небольших сообществ, а также представителем регионального кооперативного союза, ответственным за проекты в области энергетики, принадлежащие гражданам (см. Таблицу 2). . Сочетание неспециалистов и экспертов обещает воспроизвести множество различных мыслимых точек зрения.Опрошенные были отобраны с использованием личных и профессиональных контактов с университетами. Два интервьюера проводили интервью отдельно. Продолжительность варьировалась от 25 до 60 мин. Все интервью записывались на звук и проводились на немецком языке. Важно помнить, что мнение экспертов может пострадать от возможных эффектов самоуверенности, таких как переоценка собственных способностей или чрезмерная точность собственных убеждений (Moore and Healy, 2008).

Таблица 2 .Характеристики опрошенных неспециалистов и экспертов.

В соответствии с этическими стандартами, описанными Немецким научным фондом (DFG, 2016), психологическое исследование на здоровых людях освобождается от этического одобрения, если исследование не связано с личными рисками, высоким физическим или эмоциональным стрессом и когда участники полностью осознают цели и процедуры исследования. Что касается нашего исследования, респонденты добровольно согласились принять участие в интервью и имели возможность отказаться от участия на любом этапе интервью.Опрошенные были полностью проинформированы о целях и процедуре интервью. Перед началом интервью у всех опрошенных было получено устное информированное согласие. Ответы были анонимными и закодированы таким образом, что невозможно было связать утверждения с конкретным предметом. Поскольку проведенные интервью полностью соответствуют этическим требованиям Немецкого научного фонда (DFG, 2016), одобрение этического комитета ответственным этическим комитетом не требуется.

4.1.2. Разработка правил интервью

Проблемно-центрированные интервью (PCI) следовали рекомендациям Witzel (1985, 2000). Предполагается, что содержащиеся вопросы стимулируют размышления респондентов, а не заставляют их придерживаться строгой схемы вопрос-ответ. Цель PCI — наладить открытый диалог. Предполагается, что собеседники разговаривают свободно. Задача интервьюера — вести беседу. Поэтому разработка рекомендаций по собеседованию имеет решающее значение.Руководство обеспечивает основу для ориентации, обеспечивающую сопоставимость интервью. Руководство было разделено на две части.

В первой части респондентов спросили об их гипотетической готовности платить и их восприятии относительно автаркии, осуществимости и желательности трех сценариев предложения (см. Рис. 2–4), разработанных в исследовании 1. После этого респондентов попросили объясните свои рейтинги. Презентация сценариев послужила стимулом для начала интервью и определения общей темы децентрализованных систем возобновляемой энергии.

Во второй части респондентов попросили высказать свое общее мнение по вопросам децентрализованных систем возобновляемой энергии и по многим аспектам стремления к автаркии. Мы попросили респондентов рассказать о своих отношениях со своими поставщиками энергии и электроэнергии. Кроме того, мы хотели знать, могут ли они представить себе генерирование своей собственной энергии индивидуально или совместно с другими людьми, прежде чем они должны сообщить о своих намерениях относительно автоматического или ручного управления технологической системой, а также о своем желании обладать технологией.Мы также попросили их описать аспекты самодостаточных систем снабжения, которые они считали отрицательными или положительными. Последний пункт касался личных мотивов производства собственной энергии и электричества.

Целью интервью было дать лучшее понимание основной аргументации, ведущей к результатам, наблюдаемым в исследовании 1, и выявить различные психологические аспекты стремления к автаркии. В то время как Исследование 1 показало, что степень энергетической автаркии является лишь одним из множества аспектов концепции психологической автаркии, имеющей отношение к оценке энергетических систем, интервью были направлены на углубленное изучение различных неэнергетических аспектов стремления к автаркии, таких как как стремление к независимости, автономии, самоопределению и контролю.

4.1.3. Процедура

Что касается методических вопросов и для ознакомления с подготовленным руководством, мы провели пробный запуск. Тестовый прогон оценивался в команде, чтобы минимизировать влияние интервьюера, поскольку мы были двумя интервьюерами, проводившими интервью отдельно.

После краткого вступления, в котором рассказывается об истории научно-исследовательского проекта, интервьюер проинформировал собеседника о процедуре, транскрипции интервью и анонимном анализе упомянутых утверждений.Перед началом интервью была роздана небольшая бумажная анкета для контроля социально-демографических переменных. Первая часть, презентация трех сценариев предложения, сопровождалась плакатами, изображающими сценарии, примененные в исследовании 1. Респонденты указали на свою готовность платить и свои решения относительно восприятия различных аспектов на предоставленной диаграмме. Во второй части интервью испытуемые свободно высказывали свое мнение относительно децентрализованных энергетических систем и многочисленных психологических аспектов стремления к автаркии во второй части исследования.

4.1.4. Контент-анализ

Интервью записывались на пленку и расшифровывались ответственным интервьюером с помощью программы MAXQDA . Качественный контент-анализ записанных интервью проводился по методике применения дедуктивной категории, разработанной Mayring (2000, 2015). Центральное место в этой процедуре занимает предварительная формулировка теоретических аспектов, которые служат определяющими категориями. Результирующие категории — это независимость, автономия, самодостаточность, надежность снабжения и сила контроля.Эти определения категорий служат основой схемы кодирования для анализа отрывков стенограммы. Содержание каждого интервью исследуется путем сканирования каждой стенограммы на предмет предполагаемых теоретических аспектов или определенных категорий, которые были упомянуты, и анализа того, как они были упомянуты. Каждое интервью кодировалось двумя интервьюерами отдельно. Чтобы свести к минимуму влияние субъективности, результаты кодирования сравнивались и обсуждались для достижения общего согласия.

4,2. Результатов

4.2.1. Готовность платить больше за реализацию трех сценариев

Что касается готовности платить больше, непрофессионалы, поддерживающие сценарий домохозяйства, утверждали, что тогда они считают себя более автономными и самостоятельными. 8 опрошенных непрофессионалов упомянули преимущество владения домом, контролирующего установленные технологические системы, как мотив для большей готовности платить. Типичными утверждениями были «Для собственного дома я бы определенно потратил больше» (L03) или «Я чувствую себя в большей безопасности.Потому что, я думаю, мы меньше зависим от других ». (L10). В соответствии с этой аргументацией пять непрофессионалов объяснили свое решение платить больше за сценарий домохозяйства и меньше за сценарий небольшого городка и микрорайона тем фактом, что они рассматривают большее количество людей, участвующих в последних двух сценариях, как риск для процесс принятия решений. Один непрофессионал формулирует свой аргумент следующим образом: «С увеличением числа вовлеченных лиц становится все сложнее найти общую линию и разумно ее реализовать.»(L01). Один опрошенный неспециалист утверждал, что из-за общих инвестиций для реализации сценария с несколькими домохозяйствами индивидуальный вклад может быть меньше (L10). Другой неспециалист, готовый платить больше за сценарий «Район и маленький город», утверждал, что из-за его более высокого дохода и экономического статуса его вклад в реализацию такого коллективного сценария должен быть значительно выше (L05). Это согласуется с аргументацией другого непрофессионала, который утверждал, что, если больше людей желают внести свой вклад, ее личная доля также должна быть выше (L04).

На вопрос об их готовности платить больше, один из трех экспертов также поддержал сценарий домохозяйства. Он основывал свое решение в основном на вопросах контроля и самоопределения, что можно определить в его заявлении: «Тогда это мое. Так что я могу это контролировать — это мои собственные инвестиции…. Поэтому я готов тратить больше, когда решаю только я ». (E02, солнечный конструктор). Второй эксперт, напротив, отдавал предпочтение как сценарию домохозяйства, так и сценарию микрорайона, а не сценарию маленького городка.По его мнению, масштабные решения труднее реализовать, потому что вовлеченные лица не так близко друг к другу, как в мелкомасштабных решениях. Он рассуждает следующим образом: «Потому что я предпочитаю мелкомасштабные решения крупномасштабным…. Я бы предпочел поддержать такое маленькое, соседское или ежеквартально организованное сообщество, чем проект, во главе которого стоит действительно крупная фирма ». (E01, советник по энергетике). Третий эксперт не делал различий между сценариями. Он готов заплатить одинаковую сумму в каждом сценарии реализации энергетического перехода: «Еще 400 евро, это то, что я заплачу за энергетический переход.»(Е03, представитель регионального кооперативного союза).

4.2.2. Восприятие автаркии

Как и ожидалось, опрошенные неспециалисты различались в своем восприятии автаркии, несмотря на то, что степень энергетической автаркии оставалась постоянной во всех трех сценариях. При детальном рассмотрении названных причин становится очевидным, что непрофессионалы ассоциируют разные аспекты с концепцией автаркии. Например, непрофессионалы, поддерживающие сценарий домохозяйства, подчеркнули, что они считают свою ситуацию в таком сценарии более независимой и самостоятельной.Типичные высказывания: «Автаркия для меня определенно заключается в том, что я всегда могу на нее повлиять». (L03), «Частично автаркии и самодостаточности. Что я частично отрезан от вещей вокруг себя и не настолько зависим ». (L01) или «Просто меньше зависит от произвольного повышения цен». (L04). Они предположили, что в сценарии микрорайона и маленького городка у них будет меньше возможностей вмешиваться и влиять на процесс принятия решений. Возможность принимать самостоятельные решения и нести ответственность была связана со сценарием домохозяйства.Например, один непрофессионал заявил: «Абсолютное преимущество состоит в том, что я могу определить, сколько и каким образом я производю и как я буду использовать это в конечном итоге». (L03). Она даже упомянула, что в рамках сценария «Район и маленький город» вполне вероятно, что ее собственная автаркиия может быть сильно ограничена некоторыми элементами этого сценария: «Есть еще факторы, которые могут нарушить автаркию. Может нарушить мою автаркию! » (L03). Интересным наблюдением было то, что один неспециалист, который оценил сценарий домохозяйства более автаркичным, чем другие сценарии, не смог подробно объяснить свое решение.Его расплывчатое заявление было следующим: «Я не могу это точно объяснить. Это больше чувство ». (L10).

В отличие от обывателей, каждый эксперт рассматривал автаркию в основном с энергетической точки зрения. По их мнению, полная автаркия — это «абсолютная иллюзия» (E01, советник по вопросам энергетики), которая «невероятно труднодостижима и чрезвычайно затратна» (E02, солнечный конструктор). Чтобы добиться независимости и надежности снабжения, все они отдают предпочтение мелким и совместно организованным общинам.Эксперт, представляющий региональный кооперативный союз, сделал следующее заявление: «С реалистической точки зрения имеет смысл объединить усилия и коллективно искать решения». (E03, представитель).

4.2.3. Восприятие осуществимости

Что касается осуществимости сценариев, непрофессионалы, считающие сценарий домохозяйства наиболее выполнимым, выделили четкие обязанности, четко определенные процессы принятия решений и управляемое количество вовлеченных лиц.Типичные утверждения были такими: «Все это более управляемо, когда это делается в меньшем масштабе». (L01) или «Для меня такой масштаб маленького городка слишком велик». (L03) или «Это очень возможно, потому что я могу делать все, что хочу». (L05). Осуществимость сценария соседства, напротив, воспринималась ниже по сравнению с двумя другими сценариями. Причиной этого было увеличение числа вовлеченных лиц по сравнению со сценарием домохозяйства, который, как считалось, вызывал трудности с общением в группе.Один непрофессионал, например, заявил: «Я думаю, что в районе это невозможно, потому что есть много людей, которые вынуждены объединяться и вместе решать свои проблемы». (L09). Интересно, что обыватели не упомянули этот аргумент при оценке сценария «Маленький город», в котором было еще больше людей. Опрошенные непрофессионалы ответили, что они считают сценарий маленького городка более осуществимым, потому что ожидают, что за процесс разработки будет отвечать местный орган власти или муниципалитет.Один из обывателей сформулировал свои мысли следующим образом: «Сценарий маленького городка более вероятен, потому что я могу представить, когда за ним стоит город или большая община, это возможно, несмотря на огромные усилия». (L02).

По поводу осуществимости мнения экспертов несколько разошлись. Эксперт, работая инженером-консультантом, не делал различий между реализуемостью сценариев. Он сослался на технологическую осуществимость, которую он считал высокой во всех трех сценариях, и изложил свои мысли следующим образом: «Да, это осуществимо.Все это возможно. Все это можно построить, если есть желание ». (E01). Эксперт, работающий строителем солнечных батарей, подчеркнул положительный эффект совместно организованных сценариев: «Я думаю, что в сообществе легче сделать следующий шаг». (E02). Поэтому он считал сценарий домохозяйства менее осуществимым, чем два других сценария. Напротив, третий эксперт, представляющий региональный кооперативный союз, счел сценарий «Маленький город» менее реализуемым, чем два других сценария.Он утверждал, что сценарии домохозяйства и микрорайона уже где-то реализованы аналогичным образом, в то время как он не смог найти эквивалента для сценария маленького городка: «Что касается маленького городка, я не знаю. Нет, я не думаю, что он существует сегодня ». (E03).

4.2.4. Восприятие желательности

Что касается желательности, опрошенные непрофессионалы, поддерживающие сценарий маленького городка, утверждали, что шанс внести существенный вклад в пользу окружающей среды выше, когда в проекте участвует больше домов или все сообщество.Один непрофессионал проиллюстрировал ее мысли следующим образом: «Я предпочитаю сценарий маленького городка, потому что я думаю, что существует больше возможностей для балансирования. Например, некоторые дома получают больше солнечного света, чем другие, и поэтому взаимодействие может быть более позитивным… »(L01). Напротив, непрофессионалы, оценившие сценарий домохозяйства как наиболее желательный, подчеркнули, что они, скорее всего, могли бы представить себя в нем, в то время как они считали реализацию двух других сценариев крайне неопределенной. «Считаю это крайне желательным для частного дома….Но в остальном я думаю, что это не обязательно конструктивно для меня ». (L03). Некоторые непрофессионалы, которые не делали различий между сценариями и оценивали их все как очень желательные, подчеркивали экологические соображения: «Все это очень желательно. Особенно с точки зрения окружающей среды »(L02) и необходимости изменить нынешний способ производства энергии и электричества:« Это единственный путь. В противном случае мы не сможем заставить энергетический переход работать ». (L05).

Судя по мнению экспертов, можно выделить подобное разнообразие.Конструктор солнечных батарей предпочел сценарий маленького городка и аргументировал это следующим образом: «В маленьком городке, с экологической точки зрения, я могу сэкономить больше CO 2 , потому что с его помощью я могу привлечь больше людей». (E02). Эксперт, работающий инженером-консультантом, отдает предпочтение Сценарию соседства: «Ситуацию, в которой чувство общности и солидарности является наиболее сильным, я считаю наиболее желательной». (E01). В аналогичном направлении рассуждает эксперт, представляющий региональный кооперативный союз: «Я считаю такое объединение более разумным, будь оно по соседству или в городке…» (E03).

4.2.5. Восприятие многогранности стремления к автаркии

Вопрос независимости был очень заметен в заявлениях опрошенных неспециалистов. Возможность стать независимым от поставщика энергии и электроэнергии была твердым мотивом платить за энергию. Типичные утверждения были такими: «Ну, вы зависите от оператора сети…». И я бы с радостью это изменил »(L03) и« Да, больше не зависеть от крупных игроков ». (L07). Интересно, что обыватели выступали за независимость не только в своих отношениях со своими поставщиками энергии, но и в отношениях с другими людьми.Один непрофессионал сказал: «Вы все еще немного зависите от других, потому что они тоже вовлечены». (L02). Это недоверие к сценариям коллективно организованных поставок проистекает из того мнения, что взаимозависимость возрастает с увеличением числа вовлеченных лиц. Что касается заявлений опрошенных экспертов, вопрос независимости также появлялся в различных ответах: «Это очень старый аргумент: мы хотим быть независимыми» (E01) и «Возможность стать экономически независимыми от роста цен на электроэнергию.»(E02). Интересно, что они считают зависимость от поставщика электроэнергии и оператора сети не такой серьезной, как это делают обычные люди: «Зависимость от поставщика электроэнергии, сети или энергии не так уж плоха, потому что я убежден, что они нам нужны и срочно так. Рано или поздно так и будет, сетка служит пуховкой, компенсирующей мерой…. И поэтому мне нужен оператор сетки ». (E02). Они подчеркнули, что подключение к сети будет иметь важное значение для продажи оператору сети, когда излишки электроэнергии больше не могут храниться или использоваться иным образом: «Когда они подключены к сети, я могу сделать излишки доступными для сообщество….Нам нужно сотрудничество. Нам нужно производить столько же возобновляемой энергии на месте, но мы должны сделать излишки доступными и обеспечить остальные ». (E03).

Четверо опрошенных неспециалистов подчеркнули аспекты автономии и преимущества самостоятельного определения способа производства электроэнергии. Типичными были следующие утверждения: «Вы сами можете определить, откуда идет электричество» (L09) и «Абсолютные преимущества заключаются в том, что я могу полностью определить самостоятельно, сколько и каким образом я буду производить и как я собираюсь использовать его в конце.»(L03). Другой неспециалист подчеркнул преимущество неограниченной свободы выбора: «Я могу все решать сам». (L05). Кроме того, два эксперта считали автономию и самоопределение выгодным аспектом: «И поэтому я, конечно, готов тратить больше денег, если я единственный, кто принимает решения» (E02) и «Дома в семье я я также более автаркичен в принятии решений, потому что могу быстрее адаптироваться ». (E03).

Практически все опрошенные непрофессионалы выразили желание контролировать условия производства электроэнергии: «Это то, что в конечном итоге все, что я могу контролировать это сам.»(L03). Возможность прямого влияния и вмешательства рассматривается как одна из основных причин для установки частных автономных энергетических систем. Один непрофессионал выразил это словами: «И конечно, что у меня есть доступ в учреждение» (L06). Четыре непрофессионала даже заявили, что хотели бы индивидуально настраивать и модифицировать небольшие части своей децентрализованной энергетической системы. Один мирянин выразил свое желание: «Чтобы вы могли немного регулировать это самостоятельно». (L10). Шесть опрошенных неспециалистов прямо подчеркнули, что они хотели бы владеть используемыми технологиями, чтобы быть уверенными, что сила контроля находится в их руках.«Когда системы принадлежат мне, тогда больше контроля. Меньше людей будет вмешиваться »(L06) — типичное утверждение. Также эксперт, работающий строителем солнечных батарей, выделил эти преимущества управления: «Тогда я хотел бы управлять системой. Я хотел бы улучшить ее, оптимизировать, разработать собственные идеи, какая система подходит для дома ». (E02).

Видение достижения частичной самодостаточности было упомянуто четырьмя опрошенными неспециалистами. Уверенность в том, что энергия, которую они используют, частично генерируется ими самими, наполняет их удовлетворением.Типичные утверждения были: «С комбинацией фотоэлектрических модулей и этого нагревательного элемента И батареи. Это потрясающая история… Когда я автаркик, я позабочусь о себе. Тогда мне ничего не нужно »(L03) и« То, что я способствую энергетическому переходу. Потому что, как только я буду использовать собственное электричество, мне больше не понадобится электричество, полученное из угля или ядерной энергии »(L04) и« Потому что я смогу использовать электроэнергию почти бесплатно и экономить ее с помощью сегодняшних технологий. и использовать его позже, когда мне это понадобится.»(L01). Эксперты отметили также преимущество самоокупаемости: «Я могу обеспечить свой дом бытовой электроэнергией. Я могу хранить энергию ». (E02).

Аспекты, касающиеся надежности поставок, были высказаны четырьмя опрошенными непрофессионалами. Один из них изложил свою точку зрения следующим образом: «На мой взгляд, это желательно провести, чтобы гарантировать безопасность ваших поставок». (L01). Другой неспециалист подчеркнул положительный эффект складских помещений: «Когда эти батареи действительно существуют.Тогда вы будете уверены в своих силах…. Для такой ситуации у вас есть этот аккумулятор, да? Что у вас есть определенный резерв ». (L03). В отличие от неспециалистов, два эксперта считают положительный эффект от получения безопасности иллюзией: «Автаркия, как вы думаете, что покупаете, — это абсолютная иллюзия. Когда где-то происходит BANG, мы все сидим в одной лодке. Хотя в моей батарее осталось несколько киловатт-часов ». (E01). По их мнению, стремление к автаркии может служить индивидуальному стремлению к безопасности, но с реалистичной точки зрения проживание в доме, который гарантирует вам электричество или даже ваше энергоснабжение, не уменьшит вашу зависимость от внешнего мира.На случай отключения электричества у вас может быть определенный резерв на пару дней, но тогда вы снова иждивенцы. Идея полностью автаркичного дома может сработать в сельской местности, но в городах она неосуществима и экономически нецелесообразна. Вот почему они отдают предпочтение решениям на уровне сообщества: «Когда я думаю об этом, что автаркия должна обеспечивать безопасность и независимость, тогда я убежден, что вопрос не только в том, выходит ли электричество из розетки. Поэтому я ценю чувство общности.»(E01) или« Из соображений безопасности лучше реализовать такую ​​вещь в окрестностях или в маленьком городке, чем в одиночестве… ». Более разумно объединить усилия и психологически расширить это «мы заботимся о себе», чем «я забочусь о себе» »(E03).

4.3. Обсуждение

Исследование 2 предоставляет прямые доказательства различных предполагаемых психологических аспектов стремлений к автаркии и их влияния на восприятие децентрализованных систем энергоснабжения. Всеохватывающие психологические компоненты стремления к автаркии изображены на Рисунке 7.Сравнительный анализ восприятия респондентами трех сценариев предложения позволил глубже изучить психологические механизмы, лежащие в основе концепции автаркии. Почти все опрошенные непрофессионалы выделили аспекты независимости, автономии, самодостаточности, надежности поставок и контроля как положительные факторы, которые привели к явному предпочтению сценария домохозяйства (Jager, 2006; Leenheer et al., 2011). Владение используемыми технологиями рассматривается как адекватная мера для обеспечения управляемости (Fischer, 2004).В соответствии с этим наблюдением неудивительно, что кооперативно организованный сценарий соседства считается менее подходящим, поскольку количество вовлеченных людей часто воспринимается как неуправляемое. Тот факт, что «Сценарий маленького городка» не оценивается негативно, несмотря на еще большее количество вовлеченных людей, говорит о его особой позиции. Кажется, что испытуемые включают социальные и политические аспекты в свое восприятие сценария маленького городка (Rae and Bradley, 2012), но не при оценке двух других сценариев.Интересно, что каждый из трех экспертов делал упор на разработку небольших и совместно организованных решений. По их мнению, продвижение региональных энергетических кооперативов или общественных энергетических проектов, характеризующихся сильным чувством общности и солидарности, рассматривается как важный шаг на пути к успешной трансформации энергетической системы (Warren and McFadyen, 2010; Yildiz et al. др., 2015).

Рисунок 7 . Психологические компоненты стремления к автаркии.

5. Общие обсуждения

5.1. Вывод

Настоящее исследование предоставляет эмпирические доказательства того, что фактор автаркии оказывает сильное влияние на принятие децентрализованных систем возобновляемой энергии. Оба представленных здесь исследования подтвердили, что люди готовы платить больше за реализацию сценария, который гарантирует им более высокую независимость, автономию, самодостаточность, надежность поставок и контроль. Возможность производить собственную энергию рассматривается как стимул к покупке и подходящее решение для обеспечения независимости от поставщиков энергии или электричества.Оба исследования были направлены на анализ психологических концепций, лежащих в основе стремления к автаркии (см. Рисунок 7). Исследования свидетельствуют о том, что концепция автаркии включает в себя не только энергетический аспект автаркии. На основе дисперсионного анализа с повторными измерениями (rmANOVA) трех сценариев энергоснабжения была найдена сильная поддержка предпочтению сценария домохозяйства (см. Рисунок 6). В этом сценарии участники были готовы заплатить самую высокую дополнительную плату (см. Рисунок 5). Следуя мотивационному различию, проведенному Deci и Ryan (2000) между целями, связанными с содержанием, и процессами регулирования, мы предполагаем аналогичную модель для концепции стремления к автаркии.Мы думаем, что различные аспекты автаркии могут быть сгруппированы либо в целях, связанных с контентом, которые люди преследуют, когда они принимают инвестиционные решения, связанные с автаркией, либо в процессах регулирования, содержащих аспекты, относящиеся к достижению желаемых целей. Таким образом, мы считаем, что на желание инвестировать в децентрализованные системы возобновляемой энергетики, с одной стороны, повлияли желаемые цели, такие как независимость, самодостаточность, надежность поставок и высокая доля возобновляемых источников энергии, а также с другой стороны, на него влияют регулирующие процессы, такие как автономия и контроль, ведущие к желаемым результатам.В то время как желаемая цель простой энергетической автономии была достигнута во всех трех сценариях, процессы регулирования, которые позволяют отдельным лицам достичь автономии и контроля, были в основном связаны со сценарием домохозяйства. Определенные аспекты автаркии, вероятно, будут играть важную роль, особенно при внедрении средств хранения энергии, таких как солнечные батареи. Чтобы способствовать внедрению систем возобновляемой энергии в инновационных сценариях энергоснабжения, выходящих за рамки классического сценария домашних хозяйств, необходимо обратить внимание на аспекты психологической автаркии, выявленные в настоящих результатах.

5.2. Ограничения

Что касается возможных ограничений наших результатов, необходимо учитывать структуру выборки и план исследования обоих исследований. Демографические переменные обоих исследований показали, что структура выборки удобна, хотя доля студентов в исследовании 1 выше среднего, что может нарушить обобщаемость наших результатов. Возможным ограничением интерпретации результатов исследования 2 и интервью является небольшой размер выборки непрофессионалов и, в частности, экспертов.Несмотря на то, что результаты не подвергались статистическому анализу, они, тем не менее, дают полезную информацию на ранней стадии исследовательского процесса. Выявленные закономерности нельзя обобщить, но они могут служить для структурирования и планирования будущих исследований. Чтобы усилить выявленные результаты, будущие исследования должны особенно расширить свой охват и включать более широкий круг экспертов, которые представляют более крупные корпорации или выступают за централизованные решения. Дальнейшие ограничения в отношении самостоятельного выбора могут быть связаны с процессом набора через личные контакты и университетские контакты в связи с добровольным участием.Дополнительные ограничения могут быть выведены из того факта, что участники столкнулись с гипотетическими ситуациями принятия решений, в которых сложность представленных сценариев поставок сводилась к контролю за смешивающими переменными. Нам хорошо известно, что в реальных жизненных ситуациях люди подвергаются воздействию множества раздражителей, и невозможно представить их все в гипотетической обстановке. Тем не менее, ответы людей можно было рассматривать как приближение к реальности. Несколько опрошенных неспециалистов выразили обеспокоенность тем, что те, кто ими управляет, будут обязаны поддерживать децентрализованные системы.С одной стороны, они хотят контролировать свое энергоснабжение, но с другой стороны, их усилия должны быть управляемыми. Ключевым моментом является техническая надежность системы и ее компонентов. В противном случае компромисс между возросшими обязанностями и полученными выгодами неприемлем.

5.3. Значение для практики

Чтобы увеличить закупку децентрализованных систем возобновляемой энергии, последствия настоящих результатов могут заключаться в том, что при проектировании и разработке энергетических решений для частных домовладельцев необходимо учитывать мотивационные аспекты стремления к автаркии.Люди с большей вероятностью примут новые технологии, когда будут уважаться их индивидуальные потребности в независимости, автономии, самодостаточности, надежности поставок и контроле. В связи с тем, что энергетическая степень автаркии в сценариях поставки оставалась постоянной, мы рекомендуем провести дальнейшие исследования для анализа влияния различных объемов поставки на приемлемость.

Хотя идея достижения полной автаркии по объему предложения наиболее привлекательна, по крайней мере для непрофессионалов, реализация частичной автаркии только в некоторых областях также представляется целесообразной.Например, люди кажутся удовлетворенными, если хотя бы их теплая вода и часть электричества поступает с их крыш, а остальная потребность в энергии по-прежнему поступает извне. Предпочтение индивида быть владельцем технологий, необходимых для производства собственной энергии, напоминает нам об эффекте наделения, то есть о том, что люди придают большую ценность объектам только потому, что они владеют ими (Thaler, 1980; Kahneman et al., 1991). В случае производства энергии или электричества было бы интересно проанализировать эту взаимосвязь с точки зрения добавленной стоимости для энергии или электричества, производимой собственными силами.

Каждый из трех сценариев будущих поставок представляет различные варианты перехода общества к существующим энергетическим системам. В то время как сценарий домохозяйства в основном подходит для домовладельцев в сельской местности, совместно организованные сценарии микрорайона или небольшого городка также предоставляют решения для арендаторов в более густонаселенных районах. Текущее исследование показало, что совместно организованные сценарии вызывают скептицизм. Непрофессионалы отдали предпочтение сценариям домохозяйства из-за их большей независимости, автономии, самодостаточности и контроля над текущими процессами.Чтобы уменьшить скептицизм, кооперативно организованные энергетические системы, возможно, должны учитывать различные психологические аспекты автаркии при разработке бизнес-моделей. Например, энергетические кооперативы, принадлежащие гражданам, уже предоставляют каждому члену возможность влиять на процесс принятия решений. Предоставление людям возможности самоопределения и контроля над их энергоснабжением даже в сложных организационных условиях таким образом, вероятно, увеличит их принятие и, следовательно, будет способствовать необходимому социальному переходу в целом.

Авторские взносы

FE является автором-корреспондентом. UH оказала помощь, а HS руководила исследованием.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарны Landesgraduiertenförderung Baden-Württemberg за финансовую поддержку нашего исследования.Мы хотели бы поблагодарить Терезу Хосп за ее ценный вклад и помощь в сборе данных в рамках Исследования 2. Кроме того, мы хотели бы поблагодарить Андреа Кизель и Подразделение познания, действий и устойчивости Департамента психологии за их всестороннюю поддержку. Наконец, мы благодарим всех добровольцев, принявших участие в исследованиях.

Финансирование

Плата за обработку статьи была профинансирована Немецким исследовательским фондом (DFG) и Университетом Фрайбурга в рамках программы финансирования Open Access Publishing.

Список литературы

Айзен И. (1985). «От намерений к действиям: теория запланированного поведения», в Action Control , ред. Дж. Кул и Дж. Бекманн (Берлин, Гейдельберг: Springer), 11–39.

Google Scholar

Айзен И. (1991). Теория запланированного поведения. Орган. Behav. Гм. Decis. Процесс 50, 179–211. DOI: 10.1016 / 0749-5978 (91)

-T

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бандура, А. (1977). Самоэффективность: к объединяющей теории изменения поведения. Psychol. Ред. 84, 191–215. DOI: 10.1037 / 0033-295X.84.2.191

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бандура, А. (1996). Самоэффективность: осуществление контроля . Нью-Йорк: Фриман.

Google Scholar

Бандура, А. (2001). Социальная когнитивная теория: агентская перспектива. Annu. Rev. Psychol. 52, 1–26. DOI: 10.1146 / annurev.psych.52.1.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Баронас, А.-М.К. и Луис М. Р. (1988). Восстановление чувства контроля во время реализации: как участие пользователя приводит к принятию системы. MIS Q. 12, 111–124. DOI: 10.2307 / 248811

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брозиг, К., Ваффеншмидт, Э. (2016). Энергетическая автономия домохозяйств по мерам достаточности. Energy Proc. 99, 194–203. DOI: 10.1016 / j.egypro.2016.10.110

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карифио Дж. И Перла Р.Дж. (2007). Десять распространенных заблуждений, заблуждений, устойчивых мифов и городских легенд о шкалах Лайкерта и форматах ответов Лайкерта и их противоядиях. J. Soc. Sci. 3, 106–116. DOI: 10.3844 / jssp.2007.106.116

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кэсс, Н., Уокер, Г., Девайн-Райт, П. (2010). Хорошие соседи, связи с общественностью и взятки: политика и восприятие предоставления общественных благ при развитии возобновляемых источников энергии в Великобритании. Дж.Environ. План политики. 12, 255–275. DOI: 10.1080 / 1523908X.2010.509558

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэвис, Ф. Д. (1989). Воспринимаемая полезность, воспринимаемая простота использования и принятие пользователями информационных технологий. MIS Q. 13, 319–340. DOI: 10.2307 / 249008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

ДеЧармс Р. (1968). Личная причинность: внутренние аффективные детерминанты поведения . Нью-Йорк: Academic Press.

Google Scholar

Деци, Э. Л., и Райан, Р. М. (1985). Внутренняя мотивация и самоопределение в поведении человека . Нью-Йорк: Пленум.

Google Scholar

Деци, Э. Л., и Райан, Р. М. (1991). «Мотивационный подход к себе: интеграция в личность», в Nebraska Symposium on Motivation: Vol. 38. Перспективы мотивации , изд. Р. Динстбьер (Линкольн: Университет Небраски), 237–288.

Google Scholar

Деси, Э.Л. и Райан Р. М. (2000). «Что» и «Почему» преследования целей: потребности человека и самоопределение поведения. Psychol. Inq. 11, 227–268. DOI: 10.1207 / S15327965PLI1104_01

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Денхольм П., Эла Э., Кирби Б. и Миллиган М. (2010). Роль накопителей энергии в производстве электроэнергии из возобновляемых источников: технический отчет NREL / TP-6A2-47187 . Голден, Колорадо: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.

Google Scholar

Энгелькен, М., Ремер Б., Дрешер М. и Велпе И. (2016). Преобразование энергосистемы: почему муниципалитеты стремятся к самоокупаемости. Энергетическая политика 98, 365–377. DOI: 10.1016 / j.enpol.2016.07.049

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Филд, А. (2014). Обнаружение статистики с помощью IBM SPSS Statistics , 4-е изд. Лондон: Публикации SAGE.

Google Scholar

Фишер К. (2004). «Пользователи как пионеры: трансформация в электроэнергетической системе, MicroCHP и роль пользователей» в «Управление преобразованием промышленности».Материалы Берлинской конференции 2003 г. по человеческому измерению глобального изменения окружающей среды , ред. К. Якоб, М. Биндер и А. Вичорек (Берлин: FU Berlin), 319–337.

Google Scholar

Грин П. Э., Кригер А. М. и Винд Ю. Дж. (2001). Тридцать лет совместного анализа: размышления и перспективы. Интерфейсы 31, 56–73. DOI: 10.1287 / inte.31.3s.56.9676

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ханель, У. Дж. Дж., Гёльц, С., и Спада, Х.(2014a). Как мне подходит зеленый? Потребители мысленно сопоставляют воспринимаемые атрибуты продукта с мотивами своей предметной области при принятии решений о экологически чистых покупках. J. Consum. Behav. 13, 317–327. DOI: 10.1002 / cb.1471

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ханель, У. Дж. Дж., Ортманн, К., Коркай, Л., и Спада, Х. (2014b). Что для вас зеленый цвет? Активация экологических ценностей снижает чувствительность к ценам на электромобили. J. Environ. Psychol. 40, 306–319.DOI: 10.1016 / j.jenvp.2014.08.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hansla, A., Gamble, A., Juliusson, A., and Gärling, T. (2008). Психологические детерминанты отношения и готовности платить за зеленую электроэнергию. Энергетическая политика 36, 768–774. DOI: 10.1016 / j.enpol.2007.10.027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холстенкамп, Л., и Кала, Ф. (2016). Чего пытаются достичь общественные энергетические компании? Эмпирическое исследование инвестиционных мотивов в случае Германии. Энергетическая политика 97, 112–122. DOI: 10.1016 / j.enpol.2016.07.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

IPCC. (2011). Специальный отчет о возобновляемых источниках энергии и смягчении последствий изменения климата . Объединенное Королевство; Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: Издательство Кембриджского университета.

Google Scholar

Ягер, В. (2006). Стимулирование распространения фотоэлектрических систем: поведенческая перспектива. Энергетическая политика 34, 1935–1943. DOI: 10.1016 / j.энпол.2004.12.022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юльх В. (2016). Сравнение вариантов хранения электроэнергии с использованием метода нормированной стоимости хранения (LCOS). заявл. Энергия 183, 1594–1606. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2016.08.165

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Канеман Д., Кнетч Дж. И Талер Р. (1991). Аномалии: эффект эндаумента, неприятие потерь и предвзятость статус-кво. J. Econ. Перспектива. 5, 193–206. DOI: 10.1257 / jep.5.1.193

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kairies, K.-P., Haberschusz, D., Van Ouwerkerk, J., Strebel, J., Wessels, O., Magnor, D., et al. (2016). «Wissenschaftliches Mess- und Evaluierungsprogramm Solarstromspeicher», в Jahresbericht 2016 (ISEA. Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe der RWTH Aachen). Доступно на: http://www.speichermonitoring.de

Google Scholar

Корчай, Л., Ханель, У. Дж. Дж., И Спада, Х.(2015). Намерения внедрить фотоэлектрические системы зависят от ожидаемой личной выгоды домовладельцев и поведения сверстников. Обновить. Энергия 75, 407–415. DOI: 10.1016 / j.renene.2014.10.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ле Галль-Эли, М. (2009). «Определение, измерение и факторы, определяющие готовность потребителя платить: критический синтез и возможности для дальнейших исследований», в Recherche et Applications en Marketing (English Edition) . Vol. 24, Issue 2, 91–112.

Google Scholar

Линхеер, Дж., Де Нойдж, М., и Шейх, О. (2011). Собственная сила: мотивы наличия электричества без энергокомпании. Энергетическая политика 39, 5621–5629. DOI: 10.1016 / j.enpol.2011.04.037

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лейкефельд, Т., и Прутти, К. (2014). «Alles dreht sich um die Sonne» в Energieeffizienz в Гебаудене. Ярбух 2014 , изд. Й. Пёшк (Берлин: VME — Verlag und Medienservice Energie), 109–118.

Google Scholar

Ликерт Р. (1932). Методика измерения отношения. Arch. Psychol. 140, 1–55.

Google Scholar

Линденберг, С., Стег, Л. (2013). «Теория постановки целей и поведение в окружающей среде, основанное на нормах», в Поощрение устойчивого поведения , изд. Х. ван Трайп (Нью-Йорк: Psychology Press), 37–54.

Google Scholar

L’Orange Seigo, S., Dohle, S., Diamond, L., и Siegrist, M.(2013). Влияние фигур в коммуникации CCS. Внутр. J. Контроль парниковых газов 16, 83–90. DOI: 10.1016 / j.ijggc.2013.03.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лунд, Х., Салги, Г. (2009). Роль сжатого воздуха для хранения энергии (CAES) в будущих устойчивых энергетических системах. Energy Convers. Manag. 50, 1172–1179. DOI: 10.1016 / j.enconman.2009.01.032

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мэйринг, П. (2015). Качественный анализ ингаляции: Grundlagen und Techniken , 12th überarbeitete Auflage Edn.Вайнхайм: Beltz.

Google Scholar

Миллер К. М., Хофштеттер Р., Кромер Х. и Чжан З. Дж. (2011). Как следует измерять готовность потребителей платить? Эмпирическое сравнение современных подходов. J. Рынок. Res. 48, 172–184. DOI: 10.1509 / jmkr.48.1.172

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мюллер М. О., Штемпфли А., Долд У. и Хаммер Т. (2011). Энергетическая автаркия: концептуальные основы устойчивого регионального развития. Энергетическая политика 39, 5800–5810. DOI: 10.1016 / j.enpol.2011.04.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нику, С. А., Экономидес, А. А. (2014). «Принятие мобильной оценки с точки зрения теории мотивации самоопределения», 2014 IEEE 14-я Международная конференция по передовым технологиям обучения . Афины, 454–58.

Google Scholar

Осбалдистон Р. и Шелдон К. М. (2003). Поощрение внутренней мотивации экологически ответственного поведения: перспективное исследование экологических целей. J. Environ. Psychol. 23, 349–357. DOI: 10.1016 / S0272-4944 (03) 00035-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пеллетье, Л. Г., Тусон, К. М., Грин-Демерс, И., и Ноэлс, К. (1998). Почему вы делаете что-то для окружающей среды? Мотивация к шкале окружающей среды (MTES). J. Appl. Soc. Psychol. 28, 437–468. DOI: 10.1111 / j.1559-1816.1998.tb01714.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рэй К. и Брэдли Ф. (2012).Энергетическая автономия в устойчивых сообществах — обзор ключевых вопросов. Обновить. Поддерживать. Energ. Ред. 16, 6497–6506. DOI: 10.1016 / j.rser.2012.08.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рока, Дж. К., и Ганье, М. (2008). Понимание намерения продолжения электронного обучения на рабочем месте: перспектива теории самоопределения. Вычисл. Человеческое поведение. 24, 1585–1604. DOI: 10.1016 / j.chb.2007.06.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Роджерс, Дж., Симмонс, Э., Конвери, И., Уизеролл, А. (2008). Общественное восприятие возможностей для проектов в области возобновляемых источников энергии на уровне сообществ. Энергетическая политика 36, 4217–4226. DOI: 10.1016 / j.enpol.2008.07.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рёмер Б., Райххарт П. и Пико А. (2015). Интеллектуальная энергия для Робинзона Крузо: эмпирический анализ внедрения систем хранения электроэнергии с улучшенными ИБ. Электрон. Отметка. 25, 47–60. DOI: 10.1007 / s12525-014-0167-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Райан, Р.М., и Деци, Э. Л. (2000). Теория самоопределения и содействие внутренней мотивации, социальному развитию и благополучию. г. Psychol. 55, 68–78. DOI: 10.1037 / 0003-066X.55.1.68

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Райан, Р. М., и Деси, Э. Л. (2006). Саморегуляция и проблема автономии человека: нужен ли психологии выбор, самоопределение и воля? J. Pers. 74, 1557–1586. DOI: 10.1111 / j.1467-6494.2006.00420.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шмидт, Дж., Schönhart, M., Biberacher, M., Guggenberger, T., Hausl, S., Kalt, G., et al. (2012). Региональная энергетическая автаркия: возможности, затраты и последствия для австрийского региона. Энергетическая политика 47, 211–221. DOI: 10.1016 / j.enpol.2012.04.059

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Селигман, М. Э. (1975). Беспомощность: депрессия, развитие и смерть . Сан-Франциско: Фриман.

Google Scholar

Sims, R., Mercado, P., Krewitt, W., Bhuyan, G., Flynn, D., Holttinen, H., et al. (2011). «Интеграция возобновляемых источников энергии в настоящие и будущие энергетические системы», в специальном отчете МГЭИК по возобновляемым источникам энергии и смягчению последствий изменения климата , ред. О. Эденхофер, Р. Пичс-Мадруга, Ю. Сокона, К. Сейбот, П. Матшосс , С. Каднер и др. (Кембридж, Соединенное Королевство; Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: Cambridge University Press), 609–706.

Google Scholar

Späth, P., and Rohracher, H. (2010). «Энергетические регионы»: преобразующая сила региональных дискурсов о социально-техническом будущем. Res. Политика 39, 449–458. DOI: 10.1016 / j.respol.2010.01.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Stürmer, S., Simon, B., and Loewy, M.I. (2008). Внутриорганизационное уважение и организационное участие: опосредующая роль коллективной идентичности. Групповой процесс. Intergroup Relat. , 11 (1), 5–20.

Google Scholar

Талер Р. (1980). К позитивной теории потребительского выбора. J. Econ. Behav. Орган. 1, 39–60.DOI: 10.1016 / 0167-2681 (80) -7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Томпсон, С. К. (1981). Будет ли больно меньше, если я смогу это контролировать? Сложный ответ на простой вопрос. Psychol. Пуля. 90, 89–101. DOI: 10.1037 / 0033-2909.90.1.89

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Торрити, Дж. (2012). Управление спросом для европейской суперсети: разница в заполняемости европейских домохозяйств, состоящих из одного человека. Энергетическая политика 44, 199–206.DOI: 10.1016 / j.enpol.2012.01.039

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Валкеринг П., Лаес Э., Кессельс К., Уйтерлинде М., Стравер К., Саркади Л. и др. (2014). Как вовлечь конечных пользователей в разумное энергопотребление? EPJ Web Conf . 79: 04003. DOI: 10.1051 / epjconf / 20137

3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Венкатеш В. (2000). Детерминанты воспринимаемой простоты использования: интеграция контроля, внутренней мотивации и эмоций в модель принятия технологии. Информ. Syst. Res. 11, 342–365. DOI: 10.1287 / isre.11.4.342.11872

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Villacorta, M., Koestner, R., and Lekes, N. (2003). Дальнейшее подтверждение мотивации к шкале окружающей среды. Environ. Behav. 35, 486–505. DOI: 10.1177 / 00133035004003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уокер, Г., Дивайн-Райт, П., Хантер, С., Хай, Х. и Эванс, Б. (2010). Доверие и сообщество: изучение значений, контекстов и динамики использования возобновляемых источников энергии в сообществе. Энергетическая политика 38, 2655–2663. DOI: 10.1016 / j.enpol.2009.05.055

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уоррен, К. Р., Макфадьен, М. (2010). Влияет ли общественная собственность на отношение общества к ветровой энергии? Пример из юго-западной Шотландии. Политика землепользования 27, 204–213. DOI: 10.1016 / j.landusepol.2008.12.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уэбб Д., Сутар Г. Н., Маццарол Т. и Салдарис П. (2013). Теория самоопределения и изменение поведения потребителей: данные исследования поведения домашних хозяйств в области энергосбережения. J. Environ. Psychol. 35, 59–66. DOI: 10.1016 / j.jenvp.2013.04.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Венигер, Дж., Бергнер, Дж., Тьяден, Т., и Квашнинг, В. (2015). Dezentrale Solarstromspeicher für die Energiewende . Технический отчет. Берлин: Hochschule für Technik und Wirtschaft HTW.

Google Scholar

Витцель А. (1985). «Интервью Das problemzentrierte», в Qualitative Forschung in der Psychologie: Grundfragen, Verfahrensweisen, Anwendungsfelder , ed.Г. Юттеманн (Weinheim: Beltz), 227–255.

Google Scholar

Йылдыз, Ö (2014). Финансирование инфраструктуры возобновляемых источников энергии через финансовое участие граждан — пример Германии. Обновить. Energy 68, 677–685. DOI: 10.1016 / j.renene.2014.02.038

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yildiz, Ö, Rommel, J., Debor, S., Holstenkamp, ​​L., Mey, F., Müller, J. R., et al. (2015). Кооперативы по возобновляемым источникам энергии в качестве привратников или помощников? Последние разработки в Германии и программа междисциплинарных исследований. Energy Res. Soc. Sci. 6, 59–73. DOI: 10.1016 / j.erss.2014.12.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю, С. Дж., Хан, С.-Х., и Хуанг, В. (2012). Роли внутренних и внешних мотиваторов в продвижении электронного обучения на рабочем месте: пример из Южной Кореи. Вычисл. Гм. Behav. 28, 942–950. DOI: 10.1016 / j.chb.2011.12.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цапф, М. (2017). Stromspeicher und Power-to-Gas im deutschen Energiesystem.Rahmenbedingungen, Bedarf und Einsatzmöglichkeiten (Висбаден: Springer Vieweg).

Google Scholar

.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.