Мікрогенерація
Мікрогенерація — це невелике виробництво тепла або електроенергії з «джерела з низьким вмістом вуглецю» як альтернатива або доповнення до традиційного централізованого постачання електроенергії з мережі.
Технології мікрогенерації включають малі вітряні турбіни, мікроГЕС, сонячні фотоелектричні системи, мікробні паливні елементи, теплові насоси з наземним джерелом енергії та мікроустановки для комбінованої генерації тепла та електроенергії.[1] Ці технології часто поєднуються, щоб створити гібридне рішення, яке може запропонувати кращу продуктивність і нижчу вартість, ніж система на основі одного генератора.[2]
У Сполучених Штатах мікрогенерація бере свій початок у нафтовій кризі 1973 року та війні Судного дня, що спонукало до інновацій.[3]
20 червня 1979 року в Білому домі було встановлено 32 сонячні панелі.[4] Сонячні елементи були демонтовані через 7 років за адміністрації Рейгана.[5]
Використання сонячної енергії для нагріву води почалося ще до 1900 року.[6] Університету Делавера приписують створення однієї з перших сонячних будівель, «Solar One» у 1973 році. Конструкція працювала на поєднанні сонячної теплової та сонячної фотоелектричної енергії.[7]
Окрім установки з виробництва електроенергії (наприклад, вітрової турбіни та сонячної панелі), зазвичай потрібна та/або передбачена інфраструктура для зберігання та перетворення електроенергії та підключення до звичайної електромережі. Хоча підключення до звичайної електромережі не обов’язкове, воно допомагає зменшити витрати через схеми фінансової компенсації. Однак у країнах, що розвиваються, початкові витрати на це обладнання, як правило, занадто високі, тому не залишається іншого вибору, окрім як обрати альтернативні установки.[8]
Усе обладнання, необхідне для встановлення робочої системи та для генерації поза мережею та/або підключення до електромережі, таким чином, називається балансом системи[9] і складається з наступних частин з фотоелектричної системи:
Основною проблемою автономних сонячних і вітряних систем є те, що електроенергія часто потрібна, коли сонце не світить або коли вітер не дме, зазвичай це не потрібно для систем, підключених до мережі:
- серія стаціонарних або герметичних необслуговуваних акумуляторів глибокого циклу (найпоширеніше рішення)[10] або інші засоби накопичення енергії (наприклад, водневі паливні елементи, накопичувач енергії на маховику, гідроакумулююча гідроелектростанція, резервуари зі стисненим повітрям, ...)[11]
- контролер заряду для заряджання акумуляторів або інших накопичувачів енергії
- інвертор або мережевий інтерактивний інвертор для перетворення живлення постійного струму від батареї на змінний, як це потрібно для багатьох приладів, або для подачі надлишкової енергії в комерційну електромережу
Захисне обладнання включає:
- заземлення, автоматичний ввід резерву або роз'єднувач та пристрої захисту від перенапруг;
- вимірювальні засоби для акумулятора (заряду та напруги), а також лічильники споживання електроенергії та подачі електроенергії в звичайну електромережу
З вітровими турбінами, гідроелектростанціями, ... необхідне додаткове обладнання[12][13][14][15] більш-менш таке ж, як і для фотоелектричних систем (залежно від типу використовуваної вітрової турбіни),[16] але також включає:
- ручний вимикач
- фундамент для вежі
- система заземлення
- пристрої відключення та/або фіктивного навантаження для використання при сильному вітрі, коли вироблена електроенергія перевищує поточні потреби та потужність системи зберігання.
Розробляється нова вітроенергетична технологія, яка перетворює енергію від коливань енергії вітру в електрику. Ця енергія, яка називається технологією Vibro-Wind, може використовувати вітри меншої сили, ніж звичайні вітряні турбіни, і може бути розміщена майже в будь-якому місці.
Прототип складався з панелі з осциляторами, виготовленими зі шматків піни. Перетворення механічної енергії в електричну здійснюється за допомогою п’єзоелектричного перетворювача, пристрою з кераміки або полімеру, який розділяє заряди при прикладенні механічної напруги. Створенням цього прототипу керував Френсіс Мун, професор механічної та аерокосмічної інженерії Корнельського університету. Робота Муна над технологією Vibro-Wind була профінансована Центром сталого майбутнього Аткінсона в Корнеллі.[17] Вібровітроенергетика ще не є комерційно життєздатною та знаходиться на ранніх стадіях розробки. Для комерціалізації цього підприємства на ранній стадії знадобиться значний прогрес.
Можливі декілька установок мікрогенерації. Це:
- Установки поза мережею, які включають:
- Установки поза мережею без накопичення енергії (наприклад, акумулятора, ...)
- Установки поза мережею з накопиченням енергії (наприклад, акумулятором, ...)
- Станції зарядки акумуляторів[18]
- Установки, підключені до мережі, які включають:
- Установки, підключені до мережі як до резервного джерела живлення критичних навантажень
- Приєднані до мережі установки без схеми фінансової компенсації
- Приєднані до мережі установки з нетто-вимірюванням
- Підключені до мережі установки з чистою купівлею та продажем[19]
Усі згадані установки можуть працювати як на одній електростанції, так і на комбінації електростанцій (у цьому випадку це називається гібридною системою живлення). З міркувань безпеки підключені до мережі установки повинні автоматично вимикатися або переходити в «антиострівний режим» у разі збою в електромережі. Детальніше про це дивіться в статті про умови острівкування.
Залежно від обраної комплектації (схема фінансової компенсації, електростанція, додаткове обладнання) витрати можуть відрізнятися . Згідно з Practical Action, для мікрогенерації вдома, яка використовує найновіші технології економії витрат (джгути проводів, готові плати, дешеві саморобні електрогенеруючі установки, наприклад саморобні вітряки), витрати домогосподарства можуть бути надзвичайно низькими. Насправді в Practical Action згадується, що багато домогосподарств у фермерських громадах у країнах, що розвиваються, витрачають на електроенергію менше 1 долара на місяць.[20] Однак, якщо вирішувати питання менш економно (з використанням більш комерційних систем/підходів), витрати будуть значно вищими. У більшості випадків все одно буде отримана фінансова вигода від мікрогенерації на електрогенеруючих установках на відновлюваних джерелах; часто в діапазоні 50-90%[21], оскільки місцеве виробництво не має втрат електроенергії при транспортуванні на далеких лініях електропередачі або втрат енергії через закон Джоуля — Ленца в трансформаторах, де загалом втрачається 8-15% енергії.[22]
У Великій Британії уряд пропонує як гранти, так і зворотні виплати, щоб допомогти підприємствам, громадам і приватним будинкам у встановленні цих технологій. Підприємства можуть списувати повну вартість встановлення з оподатковуваного прибутку, тоді як власники будинків отримують субсидію за фіксованою ставкою або платежі за кВт-год електроенергії, виробленої та сплаченої в національну мережу. Громадські організації також можуть отримати до 200 000 фунтів стерлінгів грантового фінансування.[23]
Паритет з мережею (або паритет з розеткою) виникає, коли альтернативне джерело енергії може генерувати електроенергію за нормованою вартістю енергії, яка є меншою або дорівнює ціні придбаної потужності з електромережі. Досягнення паритету з мережею вважається моментом, коли джерело енергії стає претендентом на широке розвиток без субсидій чи державної підтримки. Широко поширена думка, що повний перехід на ці форми генерації енергії відбудеться, коли вони досягнуть паритету з мережею.
Паритет з електромережею був досягнутий у деяких місцях за допомогою берегової вітрової енергії приблизно у 2000 році, а за допомогою сонячної енергії це було досягнуто вперше в Іспанії в 2013 році.[24][25][26]
У березні 2006 року уряд Великобританії опублікував свою стратегію мікрогенерації[27], хоча багато коментаторів розцінили її як розчарування.[28] Навпаки, Закон про зміну клімату та сталу енергетику 2006 року розглядається як позитивний крок.[29] Щоб замінити попередні схеми, у квітні 2006 року Міністерство торгівлі та промисловості (DTI) запустило Програму будівель з низьким вмістом вуглецю, яка надала гранти окремим особам, громадам і підприємствам, які бажають інвестувати в технології мікрогенерації. Ці схеми, у свою чергу, були замінені новими пропозиціями Міністерства з питань енергетики та зміни клімату (DECC) щодо повернення грошей за чисту енергію через пільгові тарифи[30] для виробництва електроенергії з квітня 2010 року та стимулювання відновлюваного тепла [31] для виробництва відновлюваної енергії. тепла з 28 листопада 2011р.
Відомі британські політики, які оголосили про встановлення мікрогенераторів у своїх будинках, включають лідера Консервативної партії Девіда Кемерона та міністра науки праці Малкольма Вікса.[32]
У передбюджетному звіті за грудень 2006 року [33] уряд оголосив, що продаж надлишкової електроенергії з установок, призначених для особистого використання, не буде обкладатися податком на прибуток. Законодавство з цього приводу було включено до законопроекту про фінанси 2007 року.[34]
У грудні 2014 року польський уряд проголосував за законопроект, який передбачає створення мікрогенерації, а також великомасштабних вітрових електростанцій у Балтійському морі як рішення для скорочення викидів CO2 від вугільних електростанцій країни, а також для зменшення залежності Польщі від російського газу. Згідно з умовами нового законопроекту, фізичні особи та суб’єкти малого підприємництва, які генерують до 40 кВт «зеленої» енергії отримуватимуть 100% ринкової ціни за будь-яку електроенергію, яку вони повертають у мережу, а підприємства, які встановлюють великомасштабні офшорні вітрові електростанції в Балтиці, матимуть право на субсидування з боку держави. Витрати на впровадження цієї нової політики будуть компенсовані запровадженням нового податку на нестабільне використання енергії.[35]
Польське законодавство імплементує Директиву ЄС ‘RED II’ від 11 грудня 2018, і з 2023 зняло обмеження по потужності приєднаних сонячних панелей.[36]
Мікрогенерація в Україні стимулюється спеціальним тарифом. Пошкодження електростанцій та розподільчих мереж під час широкомасштабного вторгнення Росії змусило уряд будувати систему мініелектростанцій.[37] Однак представники бізнесу критикують Кабмін за заскладну процедуру відпуску електроенергії в мережу для сонячних панелей домогосподарств.[38]
Кілька фільмів і телевізійних шоу, таких як «Москітний берег», «Єрихон», «Машина часу» та «Сімейка Робінсонів з Беверлі-Гіллз», зробили значну роль у підвищенні інтересу до мікрогенерації серед широкої громадськості. Веб-сайти, такі як Instructables і Practical Action, пропонують саморобні рішення, які можуть знизити вартість мікрогенерації, таким чином підвищивши її популярність. Спеціалізовані журнали, такі як OtherPower і Home Power, також надають практичні поради та вказівки.[39]
- Зелений тариф
- Відповідна технологія ; містить перелік технологій, які можна використовувати для встановлення мікрогенерації
- Автономна будівля
- Батарея глибокого циклу (тип батареї для використання в домашніх автономних системах)
- Розподілена генерація
- Система аварійного живлення
- Домашній паливний елемент
- Мікромережа
- Мікрореактор
- Фотоелектрична система
- Радіоізотопний термоелектричний генератор
- Мала гідроелектростанція
- Мала вітроенергетика
- Малий модульний реактор
- Підключена до мережі електрична система
- ↑ On-site renewable energy - Renewable Energy - Reusable Energy - The Merton Rule - Pros Cons Renewable Energy Options - Microgeneration - Green Energy Solutions - Ground Source Heat Pumps - Green Energy Options. Архів оригіналу за 6 квітня 2019. Процитовано 10 червня 2009.
- ↑ Ginn, Claire (8 вересня 2016). Energy pick n' mix: are hybrid systems the next big thing?. www.csiro.au. CSIRO. Архів оригіналу за 29 березня 2019. Процитовано 9 вересня 2016.
- ↑ Frommer, Fred. How the 1970s Energy Crisis Drove Innovation. HISTORY (англ.). Процитовано 25 жовтня 2022.
- ↑ Biello, David. Where Did the Carter White House's Solar Panels Go?. Scientific American (англ.). Процитовано 25 жовтня 2022.
- ↑ White House Solar Panel. National Museum of American History. Процитовано 25 жовтня 2022.
- ↑ Solar Thermal History (амер.). Процитовано 25 жовтня 2022.
- ↑ Magazine, Smithsonian. A Brief History of Solar Panels. Smithsonian Magazine (англ.). Процитовано 25 жовтня 2022.
- ↑ Practical Action - Energy for rural communities. Архів оригіналу за 8 березня 2016. Процитовано 16 березня 2008.
- ↑ Office of Energy Efficiency & Renewable Energy - Department of Energy. Архів оригіналу за 22 червня 2008. Процитовано 21 лютого 2008.
- ↑ Practical Action - Energy for rural communities (includes short description batteries). Архів оригіналу за 8 березня 2016. Процитовано 16 березня 2008.
- ↑ Welcome to The Sietch - Projects Make Your Own Hydrogen. Архів оригіналу за 11 вересня 2017. Процитовано 15 березня 2008.
- ↑ Office of Energy Efficiency & Renewable Energy - Department of Energy. Архів оригіналу за 14 червня 2008. Процитовано 17 березня 2008.
- ↑ Shop Gaiam for yoga, fitness, meditation, active sitting, and wellness products. Архів оригіналу за 25 лютого 2008.
- ↑ Extra equipment needed with wind turbines (EnergyAlternatives) [Архівовано 2008-03-14 у Wayback Machine.]
- ↑ Chispito Information - VelaCreations. Архів оригіналу за 30 червня 2012. Процитовано 3 квітня 2008.
- ↑ Schematic showing certain components as controllers built into the wind turbine itself [Архівовано 2008-04-03 у Wayback Machine.]
- ↑ Ju, Anne (25 травня 2010). Students harness vibrations from wind for electricity. Cornell Chronicle. Архів оригіналу за 5 жовтня 2012. Процитовано 20 липня 2011.
- ↑ Battery charging stations explained. Архів оригіналу за 8 березня 2016. Процитовано 16 березня 2008.
- ↑ Office of Energy Efficiency & Renewable Energy - Department of Energy. Архів оригіналу за 22 червня 2008. Процитовано 17 березня 2008.
- ↑ Households reducing their energy expenditures to $1 a month using renewable microgeneration. Архів оригіналу за 8 березня 2016. Процитовано 16 березня 2008.
- ↑ Office of Energy Efficiency & Renewable Energy - Department of Energy. Архів оригіналу за 29 серпня 2008. Процитовано 17 березня 2008.
- ↑ How big are Power line losses? - Schneider Electric Blog. 25 березня 2013. Архів оригіналу за 7 травня 2015. Процитовано 28 листопада 2013.
- ↑ UK Grant Funding information [Архівовано 2009-11-09 у Wayback Machine.]
- ↑ Kelly-Detwiler, Peter. Solar Grid Parity Comes to Spain. Forbes. Архів оригіналу за 12 вересня 2017. Процитовано 5 вересня 2017.
- ↑ Spain Achieves Grid Parity for Solar Power - OilPrice.com. Архів оригіналу за 12 листопада 2016. Процитовано 28 листопада 2013.
- ↑ Conergy wins Intersolar Award for innovative grid parity project in Spain - Conergy Worldwide. Архів оригіналу за 25 грудня 2013. Процитовано 28 листопада 2013.
- ↑ UK Department of Trade and Industry Microgeneration Strategy [Архівовано 2006-06-18 у Wayback Machine.]
- ↑ Home power plan 'disappointment' [Архівовано 2006-07-09 у Wayback Machine.] BBC News report on the UK Department of Trade and Industry Microgeneration Strategy
- ↑ Sustainable energy groups welcome parliamentary initiative to reduce climate change emissions [Архівовано 2006-09-14 у Wayback Machine.], article by micropower [Архівовано 2006-04-10 у Wayback Machine.] on the Climate Change and Sustainable Energy Act 2006
- ↑ Clean energy cashback from Feed-In Tariffs [Архівовано 2010-05-11 у Wayback Machine.]
- ↑ Renewable Heat Incentive [Архівовано 2010-09-22 у Wayback Machine.]
- ↑ The Times (October 30, 2006). Cameron: I'd have a No 10 wind turbine[недоступне посилання]. Retrieved 2010-05-15.
- ↑ Pre-Budget Report 2006, Section 7.31. [Архівовано 2006-12-01 у Wayback Machine.]
- ↑ Office of Public Sector Information; Finance Act 2007 Chapter 11, Part 2, Environment [Архівовано 2010-08-01 у Wayback Machine.]. Retrieved 2010-05-14.
- ↑ Government revises sustainable energy bill. Архів оригіналу за 3 липня 2015. Процитовано 2 грудня 2014.
- ↑ Sieniawski, Bartosz (31 серпня 2023). Poland OK’s new legislation for constructing renewable energy sources. www.euractiv.com (брит.). Процитовано 10 липня 2024.
- ↑ Кабмін хоче розгорнути в Україні систему мініелектростанцій. Як це може працювати та чи є дієвою така стратегія — Delo.ua. delo.ua (укр.). 11 січня 2023. Процитовано 10 липня 2024.
- ↑ Асоціація сонячної енергетики України просить вашої підтримки у підписанні петиції до КМУ - Асоціація Cонячної Енергетики України (укр.). 25 червня 2024. Процитовано 10 липня 2024.
- ↑ OtherPower and Home Power as popular diy microgeneration magazines (PDF). Архів (PDF) оригіналу за 3 березня 2019. Процитовано 17 березня 2008.
- Microgeneration.com - Основна інформація про налаштування мікрогенерації вдома
- Інформація про точні розрахунки внутрішнього споживання електроенергії для створення частково/або повністю автономних систем
- Інформація про практичні дії по облаштуванню мікрогенерації в домашніх умовах
- Hope Farm Information on Wind Energy - Сторінка про забезпечення стимулів, будівництво та моніторинг електроенергії, виробленої маломасштабними вітряками північної частини штату Нью-Йорк.
- Вітроенергетика без турбін - The New York Times
- Регулювання мікрогенерації у Альберті, Канада
- Renewable Heat Incentive
- Журнал «Будівництво майбутнього»: мікрогенерація – добре чи погано?
- Kumar, Ashish; Shankar, Ravi; Momaya, Kiran; Gupte, Sandeep (2010). The Market for Wireless Electricity: the Case of India. Energy Policy. 38 (3): 1537—1547. doi:10.1016/j.enpol.2009.11.037.