În afara rețelei - Off-the-grid

Pentru alte utilizări, consultați Off grid (dezambiguizare) .

În afara rețelei sau în afara rețelei este o caracteristică a clădirilor și un stil de viață conceput într-o manieră independentă, fără a se baza pe unul sau mai multe utilități publice . Termenul „în afara rețelei” se referă în mod tradițional la faptul că nu este conectat la rețeaua electrică , dar poate include, de asemenea, alte utilități, cum ar fi sistemele de apă, gaz și canalizare, și poate varia de la case rezidențiale la comunități mici. Viața în afara rețelei permite clădirilor și oamenilor să fie autosuficiente, ceea ce este avantajos în locații izolate în care utilitățile normale nu pot ajunge și este atractiv pentru cei care doresc să reducă impactul asupra mediului și costul vieții. În general, o clădire în afara rețelei trebuie să poată furniza energie și apă potabilă pentru ea însăși, precum și să gestioneze alimente, deșeuri și ape uzate.

Soluții energetice

Energia pentru energie electrică și încălzire poate fi generată la fața locului cu surse regenerabile de energie , cum ar fi solare (în special cu fotovoltaice ), eoliene sau microhidro . Formele suplimentare de energie includ biomasa, de obicei sub formă de lemn, deșeuri, combustibili alcoolici și energie geotermală, care utilizează diferențe de temperatură subterană față de mediile de aer regulat din interiorul clădirilor. Este posibil să se elimine pur și simplu energia electrică, cum ar fi în comunitățile Old Amish și Old Menonite din Ordinul Vechi .

Putere electrica

Clădirile conectate la rețea primesc energie electrică de la centralele electrice, care utilizează în principal resurse naturale, cum ar fi cărbunele și gazul natural, ca energie pentru a se transforma în energie electrică. Defalcarea din 2017 a surselor mondiale de energie arată că globul, în principal dependent de puterea rețelei, utilizează majoritatea neregenerabilelor, în timp ce regenerabilele populare, cum ar fi energia solară fotovoltaică și eoliană, reprezintă o mică parte. La ieșirea din rețea, cum ar fi în Africa, unde 55% dintre oameni nu au acces la electricitate, clădirile și casele trebuie să profite de sursele de energie regenerabile din jurul lor, deoarece este cea mai abundentă și permite autosuficiența.

Fotovoltaice solare

Fotovoltaica solară (PV), care utilizează energia provenită de la soare, este una dintre cele mai populare soluții energetice pentru clădirile din afara rețelei. Tablourile fotovoltaice (panouri solare) permit transformarea energiei din soare în energie electrică. PV depinde de radiația solară și de temperatura ambiantă. Alte componente necesare într-un sistem fotovoltaic includ controlere de încărcare, invertoare și comenzi de oprire rapidă. Aceste sisteme oferă site-urilor din afara rețelei capacitatea de a genera energie fără conexiune la rețea. În fiecare trimestru, Bloomberg New Energy Finance evaluează producătorii cu privire la proiectele lor reale în trimestrul anterior și publică o listă a producătorilor de module solare de nivel 1 (panou).

Turbine eoliene

O altă sursă populară de energie electrică în afara rețelei este energia eoliană, valorificată de turbine eoliene. Componentele turbinelor eoliene constau din palete care sunt împinse de vânt, cutii de viteze, regulatoare, generatoare, pauze și un turn. Cantitatea de putere mecanică captată de la o turbină eoliană este un factor al vitezei vântului, densității aerului, zonei de rotație a palei și coeficientului de putere aerodinamic al turbinei.

Microhidro

Acolo unde apa este abundentă, hidroenergia este o soluție energetică promițătoare. Hidroenergia la scară largă implică un baraj și un rezervor, iar microhidro la scară mică poate folosi turbine în râuri cu niveluri constante de apă. Microhidro are potențialul de a alimenta locuințele și comunitățile mici, făcând o alegere excelentă în afara rețelei. Cantitatea de putere mecanică generată este un factor al fluxului curentului, dimensiunea turbinei, densitatea apei și coeficientul de putere, similar cu turbinele eoliene. Energia din valuri și maree poate, de asemenea, furniza energie zonelor de coastă.

Baterii

Când sursele regenerabile produc energie care nu este necesară în prezent, energia electrică este de obicei direcționată pentru a încărca o baterie. Acest lucru rezolvă problemele intermitente cauzate de producția neconstantă a surselor regenerabile de energie și permite variații ale încărcăturii clădirii. Bateriile obișnuite includ bateria plumb-acid și bateria litiu-ion.

Sisteme de energie hibridă

Pentru a se proteja împotriva problemelor intermitente și a defecțiunilor sistemului, multe comunități din afara rețelei creează sisteme de energie hibridă. Acestea combină surse regenerabile tradiționale, cum ar fi energia solară fotovoltaică, și generatoarele eoliene, microhidro, baterii sau chiar diesel. Acest lucru poate fi mai ieftin și mai eficient decât extinderea sau menținerea rețelelor către comunități izolate.

Apă și canalizare

Apa este o considerație crucială în mediul în afara rețelei, care trebuie colectată, utilizată și eliminată eficient pentru a utiliza mediul. Există multe modalități de a furniza apă pentru uz casnic în interior, care variază în funcție de accesul local și de preferințe.

Surse

Corpuri de apă locale

Pârâurile, iazurile, râurile și lacurile din apropiere sunt puncte de acces ușor pentru apa dulce. Oceanele pot fi, de asemenea, luate în considerare cu desalinizare adecvată.

Fântâni și izvoare

Această metodă tradițională implică săparea până acolo unde este prezentă și abundentă apă subterană, de obicei la pânza freatică sau la un acvifer, și aducerea ei pentru utilizare, sau colectarea la izvoare unde apa subterană iese la suprafață. Sistemele pentru aducerea apei subterane la clădiri includ pompe eoliene și solare sau pompe manuale. Apa din puț trebuie testată în mod regulat și atunci când apar modificări ale gustului, mirosului sau aspectului apei pentru a asigura calitatea acesteia.

Bazinele de ploaie

Acest sistem se bazează pe vreme pentru a furniza apă. Sistemele de captare sunt proiectate pe baza cererii de apă a utilizatorilor și a caracteristicilor locale de precipitații. Apa de ploaie este de obicei canalizată de pe acoperișul unei clădiri până la rezervoare de apă unde apa este stocată până când este nevoie.

Aprovizionare străină

O altă metodă, mai puțin autosuficientă, implică aducerea unor cantități mari de apă curată la locul unde este stocată. Acest sistem se bazează pe accesul la apă potabilă curată în altă parte și pe transportul către amplasamentul din afara rețelei.

Tratament

Oriunde vine apa, trebuie să fie sigur să se bea și să se folosească în interior. Pentru diverse probleme legate de calitatea apei, sunt disponibile diferite strategii de tratare a apei.

Filtrare

O barieră fizică permite apei să treacă și blochează impuritățile din apă și, dacă filtrul este suficient de fin, poate filtra contaminanții biologici.

Tratament chimic

Pentru a dezinfecta apa, cum ar fi clorul, dioxidul de clor și ozonul sunt introduse, care ucid microorganismele.

Lumina ultravioletă (UV)

Un sistem UV utilizează becuri care emit lumină ultravioletă în apa filtrată pentru a ucide toate tipurile de viruși, bacterii și protozoare.

Soluții activate chimic

O abordare mai puțin tipică, aceasta implică aplicarea unui curent pe apă care are o soluție mică de sare adăugată pentru a dezinfecta contaminanții biologici. Combinat cu filtrare, acesta este un mijloc de a furniza apă potabilă sigură.

Desalinizare

Unele ape subterane pot avea niveluri ridicate de salinitate și pot fi nepotabile, care se fixează prin distilare. Comunitățile de coastă pot beneficia de obținerea apei din ocean prin utilizarea plantelor de desalinizare care îndepărtează sarea.

Înmuierea apei

Prezența anumitor minerale în apă creează apă dură care poate înfunda țevile în timp, poate interfera cu săpunul și detergenții și poate lăsa spumă pe pahare și vase. Sistemele de dedurizare a apei introduc ioni de sodiu și potasiu care determină precipitarea mineralelor dure.

Utilizare și igienizare

Pentru clădirile din afara rețelei, este necesară utilizarea eficientă a apei pentru a preveni epuizarea alimentării cu apă. Deși acest lucru depinde în cele din urmă de obicei, măsurile implică dispozitive cu debit scăzut pentru baterii, dușuri și toalete, ceea ce scade debitul robinetelor sau volumul de apă per spălare pentru a reduce apa totală utilizată. Apa poate fi eliminată în toalete prin utilizarea unei toalete de compostare . Detectoarele automate de scurgere și închiderea robinetului pot reduce cantitățile de apă irosită. Reciclarea apei gri poate economisi în continuare apa reutilizând apa de la baterii, dușuri, mașini de spălat vase și mașini de spălat haine. Acest lucru se realizează prin depozitarea și tratarea apei gri, care poate fi apoi reutilizată ca sursă de apă nepotabilă.

Dacă o casă în afara rețelei nu este conectată la un sistem de canalizare, trebuie inclus și un sistem de apă uzată . Gestionarea apelor uzate la fața locului se face de obicei prin depozitare și levigare. Aceasta implică depozitarea apei gri și a apei negre într-un rezervor septic sau într-un rezervor de aerare care urmează a fi tratat, care este conectat la un câmp de levigare care permite încet apa să se percoleze în pământ. În timp ce sunt disponibile și opțiuni de tratare a apelor uzate mai scumpe și mai costisitoare, acesta este un mijloc comun fiabil de a elimina apele uzate fără a polua mediul.

Impactul asupra mediului și durabilitatea

Deoarece clădirile și comunitățile din afara rețelei se bazează în principal pe energia regenerabilă, viața în afara rețelei este în general bună pentru mediu, cu un impact negativ redus. Sistemele de energie hibridă oferă, de asemenea, comunităților un mod durabil de a trăi fără dependența și costul conectării la infrastructura publică, care poate fi nesigură în țările în curs de dezvoltare. În general, preocupările izolate ale impactului asupra mediului sunt utilizarea generatoarelor de motorină, care produc gaze cu efect de seră, baterii, care folosesc multe resurse pentru a produce și pot fi periculoase , și poluarea în medii naturale din deșeuri solide și ape uzate. Este prudent să rețineți că, deși preocupările de mai jos abordează impactul negativ asupra mediului, ieșirea din rețea în ansamblu este o opțiune viabilă pentru a ajuta la reducerea impactului asupra mediului atunci când se înlocuiesc clădirile conectate la rețea care contribuie la încălzirea globală și la schimbările climatice.

Preocupări legate de generatorul de motorină în comunitățile canadiene din afara rețelei

Canada are aproximativ 175 de comunități aborigene și nordice în afara rețelei, definite ca „o comunitate care nu este nici conectată la rețeaua electrică din America de Nord, nici la rețeaua de gaze naturale conductate; este permanentă sau pe termen lung (5 ani sau mai mult) și așezările au cel puțin 10 clădiri permanente. " Afacerile aborigene și dezvoltarea nordului Canada enumeră următoarele preocupări de mediu pentru aceste comunități din afara rețelei:

  • Arderea unor cantități mari de motorină produce emisii substanțiale de gaze cu efect de seră . Acest lucru contribuie la schimbările climatice care afectează negativ comunitățile.
  • Combustibilul trebuie transportat pe distanțe mari cu avionul, camionul sau barja, ceea ce duce la un risc mai mare de scurgeri de combustibil.
  • Transportul de combustibil de către camioane pe drumurile de iarnă afectează negativ mediul înconjurător prin emisiile ridicate de gaze cu efect de seră provenite de la vehicule.
  • Deversările de combustibil pot avea loc în timp ce combustibilul este transportat și depozitat, prezentând riscuri pentru mediu.
  • Scurgerile rezervorului de combustibil contaminează solul și apele subterane.
  • Generatoarele pot fi zgomotoase și perturbatoare , în special în comunitățile liniștite și îndepărtate.
  • Emisiile generatoarelor de motorină ar putea contribui la problemele de sănătate ale membrilor comunității.

Impacturile asupra mediului ale sistemelor utilizate în clădirile din afara rețelei trebuie luate în considerare și din cauza energiei încorporate , a carbonului încorporat , a alegerii și a sursei de materiale, care pot contribui la probleme mondiale precum schimbările climatice, aerul, apa și poluarea solului, resursele epuizare și multe altele.

Evaluarea ciclului de viață al sistemelor electrice în afara rețelei

  • Cele mai scăzute impacturi ale unui sistem hibrid de microrețea sunt cu un PV solar, o turbină eoliană și o baterie plumb-acid
  • Se constată că hibridizarea reduce impactul asupra mediului cu peste 40% pentru electricitatea din afara rețelei
  • Bateriile contribuie în mare măsură la epuizarea resurselor minerale

Comunități durabile

Conceptul de comunitate durabilă în afara rețelei trebuie să ia în considerare nevoile de bază ale tuturor celor care trăiesc în comunitate . Pentru a deveni cu adevărat autosuficientă , comunitatea ar trebui să furnizeze toată energia electrică , hrană, adăpost și apă . Folosirea energiei regenerabile , o sursă de apă la fața locului , o agricultură durabilă și tehnici agricole verticale sunt esențiale pentru scoaterea unei comunități de pe rețea. Un design recent al lui Eric Wichman arată o comunitate multi-familială, care combină toate aceste tehnologii într-un singur cartier autosuficient . Pentru a crește comunitatea, pur și simplu adăugați cartiere folosind același model ca primul. O comunitate auto-susținută își reduce impactul asupra mediului prin controlul amprentelor sale de deșeuri și carbon .

Considerent economic

În situațiile în care paritatea rețelei a fost atinsă, devine mai ieftin să generezi propria energie electrică decât să o achiziționezi din rețea. Acest lucru depinde de costurile echipamentelor, de disponibilitatea surselor de energie regenerabile și de costul unei conexiuni la rețea. De exemplu, în anumite zone îndepărtate, o conexiune la rețea ar fi prohibitiv costisitoare, ducând la atingerea imediată a parității rețelei.

Se face adesea clădirilor rezidențiale ocupate doar ocazional, cum ar fi cabinele de vacanță, pentru a evita costurile inițiale ridicate ale conexiunilor tradiționale de utilități. Alți oameni aleg să locuiască în case în care costul utilităților externe este prohibitiv sau la o distanță atât de mare încât să nu fie practic. În cartea sa Cum să trăiești în afara rețelei Nick Rosen enumeră șapte motive pentru a ieși din rețea. Primii doi economisesc bani și reduc amprenta de carbon. Printre altele se numără supraviețuitorii , pregătirea pentru prăbușirea economiei petrolului și readucerea vieții în mediul rural.

Puterea în afara rețelei pentru comunitățile marginalizate

Sistemele de electricitate centralizate fiabile au oferit o constanță a aprovizionării care a întărit societățile și economiile acestora. Electricitatea oferă oportunități pentru o productivitate îmbunătățită, învățare și utilizări finale igienice la domiciliu, cum ar fi gătitul fără utilizarea surselor de combustibil poluante din biomasă, dar, începând din 2016, 20% dintre oamenii din întreaga lume trăiau fără ea. Reducerea decalajului de la actuala insuficiență de energie electrică a rețelei la accesul universal a fost proiectată să necesite 17 trilioane de dolari SUA și 30 de ani chiar și pe un calendar riguros. Cercetătorii au susținut că lipsa unei infrastructuri energetice centralizate poate duce la o rezistență redusă la deteriorarea productivității și a proprietăților din cauza schimbărilor climatice și a vremii severe. În plus, avantajele generării și distribuției centrale a energiei sunt în scădere în fața degradării climatice datorate generării alimentate cu combustibili fosili, vulnerabilităților la evenimentele meteorologice extreme și manipulării electronice și proceselor de proiectare și reglementare din ce în ce mai complexe.

Sistemele descentralizate de energie în afara rețelei pot constitui o alternativă durabilă intermediară la extinderea rețelelor naționale către clienții din mediul rural. Cei care folosesc o energie limitată în afara rețelei ca scaun pas cu pas pentru accesul eventual la rețea pot acumula cunoștințe eficiente din punct de vedere energetic, comportament și produse care conferă o rezistență sporită, în timp ce rețelele de rețea cresc în fiabilitate și neutralitate a carbonului . Cu toate acestea, furnizarea de energie electrică în afara rețelei utilizatorilor din mediul rural, fără a include, de asemenea, instruire și educație cu privire la utilizarea și aplicațiile sale poate duce la o subutilizare. Pentru a contracara această posibilitate, sistemele off-grid ar trebui să reflecte structurile culturale, valorile și moravurile comunităților gazdă.

Sistemele electrice în afara rețelei pot alimenta reședințe individuale sau o comunitate legată într-un aranjament comun cunoscut sub numele de micro-rețea . În plus, acestea pot fi alimentate cu surse regenerabile de energie sau cu combustibili fosili convenționali. În Kenya, orașul Mpeketoni a început un proiect comunitar de microrețele diesel (Mpeketoni Electricity Project [MEP]), în 1994, cu o cheltuială de aproximativ 40.000 USD și, în cele din urmă, a crescut pentru a deservi 105 reședințe și 116 comerciale, educaționale, clădiri guvernamentale și de asistență medicală. Deputații europeni au demonstrat efecte neprevăzute ale ofertei și cererii atunci când meșteșugarii care folosesc instrumente alimentate cu electricitate MEP și-au crescut suficient productivitatea pentru a provoca deprecierea mărfurilor, necesitând scăderea prețurilor; cu toate acestea, volume mai mari de vânzări au compensat în cele din urmă aceste pierderi. Electricitatea MEP a facilitat depozitarea la rece a produselor agricole, pe lângă pomparea puțurilor, ceea ce le-a permis studenților care anterior petreceau câteva ore pe zi aducând apă să petreacă acel timp studiind seara la lumina electrică. Electricitatea furnizată de europarlamentar a extins, de asemenea, orele de predare și salubrizarea la școlile locale prin iluminat electric și apă pompată. Proiectul din afara rețelei MEP a avut numeroase beneficii directe și indirecte pentru membrii comunității și, deoarece deputatul a subliniat promovarea utilizărilor de energie electrică și comunitatea a avut capacitatea de a plăti tarife nominale pentru utilizarea sa, proiectul a realizat recuperarea costurilor de 94% primii zece ani de funcționare.

Vezi si

Galerie

  • Sistem de generare eolian DIY incomplet

  • Un sistem PV-solar

  • Schema unui sistem activ de încălzire solară

  • Bazinele de tratare pot fi utilizate pentru purificarea apei

  • Depozitarea căldurii și a frigului poate fi combinată cu pompe de căldură pentru utilizare în seră sau pentru încălzirea casei în sine

Referințe

linkuri externe