Rolandas KAŽIMĖKAS

Vis daugiau žmonių siekia atsikratyti priklausomybės nuo vandens, dujų, elektros tiekėjų ir gyventi bei veikti savarankiškai. Atsijungimą nuo tinklų (off-grid) lengviau įgyvendinti Pietų Europos šalyse, kur 300 dienų per metus šviečia saulė, o žiemos šiltos, ir daug sunkiau – mūsų klimato zonoje, kur žiemos ne tik šaltos, bet visi trys žiemos mėnesiai gana tamsūs, saulės elektrinės energijos tuo metu negamina, tenka ieškoti alternatyvių sprendimų.

SAULĖ

Gamybos periodiškumas – didelė kliūtis

Viena pagrindinių problemų yra energijos gamybos periodiškumas: vienu laiku pagaminama daug perteklinės energijos, kitu ji negaminama visiškai. Off-grid atveju perteklinę energiją reikia kaupti, kad ją būtų galima panaudoti, kai saulės elektrinė neveikia. Baterijų technologijų pažanga gerokai pagerino energijos saugojimo galimybes – galima efektyviai kaupti perteklinę energiją ir užtikrinti patikimą elektros energijos tiekimą visą dieną. 

Dienos metu baterijose kaupiamą energiją galima panaudoti naktį. Tačiau gruodžio, sausio, vasario mėnesiais Lietuvoje saulės elektrinės negamina elektros energijos. Namų baterijoje nesukaupsi tokio kiekio energijos, kad jos užtektų trims mėnesiams. O juk šiuo laikotarpiu namo energijos poreikiai yra didžiausi. Energijos saugojimui skiriama labai daug dėmesio, yra įvairiausių sprendimų, įsikūrė ir šimtai šią problemą gvildenančių startuolių, bet nemaža jų dalis generuoja utopinius sprendimus. 

VĖJAS

Vėjo elektrinė – papildomas, bet ne visada dirbantis energijos šaltinis

Vėjo elektrinės dažniausiai siejamos su aukštais vėjo malūnais vėjo elektrinių parkuose, tačiau jos gali veikti ir kur kas mažesniu mastu – kaip nedidelė vėjo turbina, gaminanti papildomą elektros energiją vienam namų ūkiui. 

• Horizontalios vėjo turbinos naudojamos apie 95 proc. atvejų. Jos efektyvesnės, naudingumo koeficientas didesnis nei vertikalių vėjo turbinų, tačiau kelia didesnį triukšmą. 
• Vertikalios ašies turbinos yra tylesnės, jų nereikia atsukti prieš vėją.
• Daugeliu atvejų buitinė vėjo elektrinė nėra pagrindinis elektros energijos šaltinis – dažniausiai tai pagalbinė sistema. 
• Tai gana brangi investicija.
• Vėjo elektrinės efektyvumas priklauso nuo jos aukščio – dideliame vėjai stipresni ir stabilesni. 
• Kuo aukštesnis bokštas, tuo brangesnė ir sudėtingesnė konstrukcija; prie namų dažnai statomi žemi vėjo elektrinių bokštai.

Vėjo turbina gali papildyti saulės elektrinę, gaminti elektrą naktį, bet niekas negali atmesti galimybės, kad žiemą bus tyli rami savaitė be vėjo ir tokiu atveju nedirbs nei saulės, nei vėjo elektrinės. 

Ieškomi sprendimai ateičiai

Dirižabliai. „Altaeros Energy“ siūlo aukščio problemą spręsti kitaip: pakelti į orą tik turbiną, t. y. tuščiavidurį dirižablį, kurio viduje sumontuotos besisukančios mentės – tokiu atveju nereikia jokių bokštų. Dideliame aukštyje skraidanti turbina būna ten, kur vėjo greitis didesnis, tad užtikrina didesnį efektyvumą ir stabilesnį turbinos darbą. Būtent toks projektas turėtų būti labai įdomus nedidelėms bendruomenėms, siekiančioms atsijungti nuo tinklų ir pasigaminti energijos už prieinamą kainą. Dabartinės skraidančios „Altaeros Energy“ turbinos (BAT) prototipo galia – 30 kW, t. y. tiek, kad jos pakaktų 12 namų aprūpinti elektra. Bendrovė ketina sukurti 70 kW galios modelį, galintį atlaikyti uraganinius vėjus. Sulaukusi nemažų investicijų, „Altaeros Energy“ siūlys komercinį tokios turbinos variantą.

Netradicinis vėjo generatorius. Minesotoje įsikūręs startuolis „Sheerwind“ siūlo vėjo generatorių „Invelox“, kuriame pasitelkiamas Venturi efektas, nusakantis srauto greičio padidėjimą ir slėgio sumažėjimą, srautui praeinant siaura vamzdžio dalimi, kurioje sumontuota maža turbina. Idėjos autoriai teigia, kad įrenginys veikia itin efektyviai esant labai mažam vėjo greičiui, o jo eksploatavimo sąnaudos yra nedidelės. Eksperimentinė „Invelox“ versija veikia, bet apie komercines kol kas negirdėti.

ENERGIJOS ŠALTINIŲ ALTERNATYVOS

Krintantis maišas

Daug dėmesio skiriama energetiniams projektams, tačiau dauguma jų geba energija aprūpinti tik trumpą laiką. Pavyzdžiui, projekto „GravityLight“ esmė labai paprasta: yra generatorius, pavara, užkabinate ant kablio maišą ir jis 20 minučių leidžiasi. Tiek laiko „GravityLight“ gamina elektrą, tiek laiko šviečia jame įstatyta lempa. Šis prietaisas visiškai ekologiškas, bet esminių off-grid problemų 20 min. šviečianti lemputė nesprendžia.

Dumbliai

Off-grid gyvenvietės galėtų pasinaudoti ir architektų kolektyvo „CloudCollective“ idėja. Ši komanda sugalvojo ir įgyvendino dumblių gamybos integracijos į miesto kraštovaizdį projektą. Siūloma dumblių fermas įrengti virš kelių (ant tiltų, viadukų, arkų), kad dumbliai galėtų absorbuoti ir automobilių išmetamą CO₂ ir saulės šviesą. Vėliau, surinkus dumblius, juos galima filtruoti, perdirbti į biologinį kurą, kurį galima panaudoti tada, kai trūksta saulės ar vėjo elektrinių energijos. Nors šis metodas dar toli gražu nėra išvystyta technologija, jis galėtų būti patrauklus būdas mažinti vietinę taršą ir kartu gaminti energiją.

Vanduo

Dar viena išeitis – vandens turbinos. Tačiau vandens turbiną galima pastatyti tik ten, kur teka upė, be to, kad tokia turbina dirbtų nuolat ir efektyviai, upė yra užtvenkiama. Tai didelis tradicinės, kad ir mažos galios hidroelektrinės trūkumas. Be to, hidroelektrinė reikalauja stambių investicijų. Žinoma, yra ir paprastesnių sprendimų kaip statinė – generatorius HEB (angl. Hydro Electric Barrel). Paprasta forma, nesudėtingas tvirtinimas ir, kol yra srovė, tol statinė sukasi. Įvairūs HEB projektai kuriami nuo 2009 m., tačiau pažanga pernelyg lėta. Be to, tik vienetai namų statomi netoli upės.

Off-grid kaimo projektas Nyderlanduose 

Nyderlanduose off-grid gyvenimo būdas vis dažniau laikomas patrauklia ir perspektyvia galimybe. Stanfordo universiteto padalinys „ReGen Villages“ šią šalį jau pradėjo tyrinėti kaip vietą, kurioje būtų galima statyti aukštųjų technologijų ekogyvenvietę.

„Atėjus COVID pandemijai, gyventojai masiškai traukėsi iš miestų. Žmonės norėjo persikelti į priemiesčius arba kaimus, jaustis saugesni, galintys pasirūpinti savimi“, – sako „ReGen Villages“ įkūrėjas Jamesas Ehrlichas.

„ReGen“ kuria dirbtiniu intelektu valdomą sistemą, kuri stebės nuo visų tiekėjų tinklų atsijungusio kaimo infrastruktūrą, įvertins ir galimas rizikas bei siūlys patobulinimus. J. Ehrlichas sako, kad, norėdami aprūpinti energija ekologiškus off-grid ateities kaimus, turime permąstyti energijos gamybos, kaupimo, naudojimo ir dalijimosi ja būdus. Pasak eksperto, jis jau žino, kaip kurti 400–500 namų autonomines bendruomenes, kuriose planuojama diegti įvairias sistemas, susijusias su apsirūpinimu maistu, elektra vandeniu.

Ištekliai ir apsirūpinimas 

Maistas

Pasak J. Ehrlicho, off-grid gyvenvietėje neturėtų būti tiesioginės naudos neduodančių augalų, todėl, kur tik įmanoma, dekoratyvinė žaluma turi būti pakeista vaisius, uogas, daržoves, grūdines kultūras vedančiais augalais. Gyvenvietėje turi būti įrengti tiek šildomi, tiek nešildomi šiltnamiai, nedidelės akvakultūros sistemos, kuriose būtų auginamos krevetės, žuvys.

„Toks žingsnis turi didelį socialinį poveikį: jei taip elgiasi daug žmonių, su kaimynais užsimezga dialogas apie tai, ką jūs auginate, kuo galėtumėte dalintis ar keistis“, – sako J. Ehrlichas. Jis taip pat mini lengvuosius gyvūnų ūkius, pavyzdžiui, nedideles vištų, kalakutų fermas, kelių avių, ožkų bandas. 

Atliekos

Gyvulininkystės atliekos turi būti 100 proc. panaudojamos: kompostas aprūpinti šiluma ir energija, jame besivystančios lervos panaudotos kaip maistas vištoms, žuvims ir kitiems smulkiems gyvūnams. Yra daugybė bekvapių išmaniųjų kompostavimo technologijų, todėl kompostuojamos medžiagos gali būti laikomos gyvenvietėje.

Nyderlanduose atidaryta biomasės elektrinė, kurioje trečdalis šalyje susidarančių vištų išmatų, t. y. 440 000 tonų, bus paversta 270 mln. kWh energijos per metus – tiek energijos pakaktų 90 000 namų. Biomasė sėkmingai gali būti naudojama ir daug mažesniu mastu: kaimo bendruomenėse, asmeniniuose biomasės generatoriuose.

Vėsinimas tirpinant druską

Off-grid namams reikia vėsinimo sistemų, kurios veiktų ne elektros tinkle. Norvegijos korporacija TNO siūlo išmanią, ekonomišką ir ekologišką vėsinimo sistemą „SolarICE“, veikiančią nepriklausomai nuo elektros tinklų. Šis aplinkai nekenksmingas vėsinimo būdas pagrįstas druskos tirpinimu – druskai tirpstant reikia energijos, kurią galima paimti iš aplinkos. Idėjos autoriai teigia, kad „SolarICE“ šiuo metu yra pigiausias būdas gaminti „šaltį“ nesinaudojant elektros tinklais. Sistema yra lengvai plečiama, modulinė, nebrangi ir gali veikti naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius. Jau sukurtas demonstracinis „SolarICE“ įrenginys, kurio veikimas buvo išbandytas laboratorijoje. 

Ko nepamiršti gyvenant off-grid

Pažangus valdymas dirbtiniu intelektu

Dar viena svarbi sritis – pažangesnės energijos valdymo sistemos, kuriose naudojamas dirbtinis intelektas tiria energijos suvartojimo ir gamybos modelius, automatiškai pakoreguoja nustatymus, tinkamai paskirsto energiją įvairiems įrenginiams ar namų zonoms. Dirbtinio intelekto valdomi algoritmai analizuoja oro sąlygas, vartojimo duomenų istoriją, taip suformuojamos prognozės, pagal kurias optimizuojami elektros energijos gamybos ir saugojimo procesai. 

Būtina didinti efektyvumą

Nesvarbu, ar rekonstruojamas tradicinis namas, ar off-grid namas statomas plynoje vietoje, būtina siekti jo maksimalaus energinio naudingumo. Pavyzdžiui, į pietus orientuotoje namo pusėje įrengus dideles stiklines vitrinas, papildomai namus šildyti gali saulė, toje namo dalyje galima auginti įvairius augalus, tai puiki vieta leisti laisvalaikį.

• Temos: Energija, Energinis efektyvumas, Off grid, Saulė, Technologijos