In Polonia produciamo elettricità dal carbone. Questa banale affermazione non riflette in alcun modo l'entità dei sacrifici e delle disgrazie che ci sono dietro. Partiamo dal fatto che ogni giorno più di centomila minatori si recano per quasi un chilometro sottoterra per svolgere lavori estenuanti per quasi otto ore in condizioni di polvere, temperatura e umidità incredibilmente elevate. Sono anche esposti a esplosioni di metano (e ne sono vittime più e più volte) o vengono schiacciati da frane.
Inoltre, il materiale scavato lascia dei vuoti che nel tempo provocano il crollo del terreno sopra le miniere, distruggendo le conquiste di molte generazioni di minatori e dei loro vicini.
Il carbone estratto viene trasportato alla centrale elettrica, dove solo circa 1/3 della sua energia chimica viene convertita in elettricità. I restanti 2/3 riscaldano l'atmosfera.
L'efficienza finale del sistema energetico è purtroppo ancora inferiore, perché ci sono perdite nella trasmissione di elettricità e trasformatori, per cui solo l'equivalente del 10-20% dell'energia chimica del carbone del combustibile raggiunge le nostre prese.
Effetti della produzione di elettricità dal carbone
Durante il processo di combustione del carbone, la centrale elettrica produce enormi quantità di anidride carbonica. Questo gas intrappola il calore nell'atmosfera, provocando il cambiamento climatico, non solo sciogliendo i ghiacciai e aumentando il livello del mare, ma anche aumentando la frequenza di eventi meteorologici estremi come siccità catastrofiche, piogge e tempeste. Queste sono solo la punta dell'iceberg. La sua parte nascosta e spaventosa sono i costi esterni dell'energia. Producendo elettricità, le centrali elettriche emettono nell'atmosfera anidride solforosa, ossidi di azoto, polvere e altre sostanze dannose per le persone e l'ambiente.
Un team internazionale di scienziati ha sviluppato una metodologia per calcolare i costi di queste emissioni. Per l'industria energetica polacca, i costi per generare 1 kWh di elettricità calcolati in questo modo sono 0,2, ovvero quasi il 40% del suo prezzo al dettaglio, che è circa 0,53.
Senza renderci conto di quali siano questi costi, non vedremo la moltitudine di disastri causati dalle emissioni velenose dell'industria energetica. Sono i costi per curare malattie dell'apparato respiratorio, asma, allergie, sistema cardiovascolare, assenze per malattia e morti premature dei più deboli, cioè i nostri figli e nonni.
Questi costi giganteschi, sebbene inevitabili, della civiltà sono imposti dalla politica del governo, che di fatto moltiplica le sofferenze di milioni di polacchi. Mi riferisco al modo in cui la direttiva UE viene attuata in Polonia, obbligando gli Stati membri ad aumentare la quota di combustibili rinnovabili nel settore elettrico.
Questo è un altro esempio - dopo l'attuazione della direttiva sulla certificazione energetica degli edifici, che ha aumentato i consumi energetici degli appartamenti di nuova costruzione - che dimostra che siamo in grado di attuare le direttive con un effetto contrario alle intenzioni dei loro autori.
Costi esterni del settore energetico in Polonia
Un esempio così negativo di come attuare le raccomandazioni dell'UE è la co-combustione del carbone con la biomassa nelle centrali elettriche. Come risultato di questo processo, l'efficienza della centrale diminuisce, il che annulla i vantaggi della riduzione delle emissioni di CO2, mentre provoca il caos nelle foreste circostanti, situate fino a 100 km dalla centrale. Il prezzo della biomassa generata dalle disposizioni sui certificati verdi è talmente alto che è vantaggioso bruciare sia scarti di legno che legna adatta alla produzione di mobili e carta. Priva le industrie del mobile e della carta, ma anche la legna per bruciare nelle caldaie delle case di piccoli centri e villaggi.
Con l'aumento dei prezzi del carbone e uno standard energetico estremamente basso delle case, i residenti fumano assolutamente tutti. Il fetore di plastica bruciata e pneumatici per auto avvolge strettamente i villaggi e le città polacche in inverno, rovinando la salute dei loro abitanti. Secondo le mie stime, i costi esterni del riscaldamento domestico in Polonia sono 1 / kWh (per il riscaldamento a carbone). A proposito, fino a poco tempo, il pubblico non ha sentito alcuna informazione sui costi esterni del settore energetico, nonostante il fatto che i loro costi sociali ammontassero a 25,6 miliardi! (produzione annua di elettricità dal carbone per 128 TWh moltiplicata per i costi unitari esterni dell'elettricità da carbone 0,2 / kWh).Si tratta di ben il 13% del reddito nazionale (323 miliardi) o fino al 49% del budget del Fondo sanitario nazionale (52,6 miliardi).
Le informazioni sui costi esterni dell'energia sono apparse solo nell'ambito della campagna promozionale per l'energia nucleare, che ci offre un'apocalisse diversa. Nessuno, invece, ha studiato i costi esterni dei rifiuti energetici (è facile capire perché), ma non c'è dubbio che debbano essere terrificanti.
Le considerazioni precedenti mostrano quanto sia importante - non solo per il nostro bilancio familiare - un uso efficiente dell'elettricità.
Razionalizzare l'uso dell'elettricità
L'unico modo per ridurre al minimo il nostro contributo personale all'equilibrio delle disgrazie generate dall'ingegneria energetica basata sul carbone è, prima di tutto, utilizzare razionalmente l'elettricità.
Il primo passo in questa direzione sono le lampade a LED, che oggi ci forniscono un'illuminazione con parametri paragonabili, e talvolta migliori delle tradizionali lampadine. Un altro modo è evitare di sprecare energia sotto forma di luci, computer e apparecchiature AV sempre accese.
Poiché la gestione della casa e dell'impianto di riscaldamento dell'acqua nella Casa Autonoma Accessibile richiede l'utilizzo di automazioni avanzate, ampliando l'ambito delle sue applicazioni, possiamo costruire una "casa intelligente" ad un costo leggermente superiore.
Questo nome copre un sistema di automazione che controlla molte delle sue funzioni: oltre al monitoraggio della temperatura, può controllare sistemi di sicurezza, tapparelle, apparecchiature audio-video, ecc. A proposito, questi sistemi prevengono efficacemente lo spreco di energia spegnendo i dispositivi non necessari e ottimizzando il loro funzionamento quando ne abbiamo bisogno.
Ridurre ulteriormente la domanda di elettricità è una scelta ragionevole di elettrodomestici. Dovremmo cercare di scegliere dispositivi della classe energetica più alta possibile, cioè classe A + e superiore.
Tutti questi accorgimenti consentono di ridurre almeno della metà il consumo di energia elettrica rispetto alle soluzioni standard; tuttavia, sarà ancora intorno ai 750 kWh per persona all'anno, o intorno ai 3 MWh per una famiglia di 4 persone.
Energia solare ed eolica
Per ottenere questa quantità di elettricità senza generare automaticamente i disastri di cui ho scritto prima, dobbiamo usare l'energia del sole e del vento. Ciò è possibile grazie allo sviluppo della tecnologia delle celle fotovoltaiche e delle microturbine eoliche con assi di rotazione sia verticale che orizzontale. Soprattutto quelli con asse verticale non fanno rumore, non provocano vibrazioni, quindi possono essere collegati alla struttura dell'edificio e - cosa molto importante - non rappresentano una minaccia per gli uccelli.
Possiamo trasformare efficacemente l'energia solare in elettricità e calore utilizzando le celle PVT ibride menzionate nell'episodio precedente del nostro ciclo. In poche parole, si tratta di collettori solari piani in cui il normale assorbitore è stato sostituito da una cella fotovoltaica fotovoltaica. A causa del riscaldamento del mezzo di riscaldamento nel collettore, la cella fotovoltaica viene raffreddata, il che aumenta la sua efficienza del 20-30% rispetto a una cella fotovoltaica "ordinaria". Grazie a ciò, il pannello con dimensioni di 0,86 m × 1,66 m può produrre oltre 150 kWh di elettricità in Polonia in condizioni di luce solare media, e allo stesso tempo si ottengono almeno 350 kWh di calore sotto forma di acqua alla temperatura di 30-40 ° C.
Sul lato sud del tetto ADD possiamo installare 40 pannelli di questo tipo, che ci permettono di produrre 6.000 kWh di elettricità e 14.000 kWh di calore. L'unico problema è che non riceviamo quasi mai la quantità di energia di cui abbiamo bisogno nel momento in cui ne abbiamo bisogno. Pertanto, non possiamo fare a meno degli accumulatori di energia.
Per quanto riguarda il calore, la soluzione è l'accumulo di calore geotermico descritto nella sezione precedente del nostro ciclo. La sua efficienza è bassa, ma per il riscaldamento abbiamo bisogno anche solo del 7% dell'energia termica prodotta dalle celle PVT ibride.
Tuttavia, è peggio con l'accumulo di elettricità. Si spera che questo problema venga presto risolto con successo, ma per il momento l'accumulo di energia elettrica è costoso e non ecologico dato l'impatto ambientale della produzione di batterie. La soluzione a questo dilemma è limitare la capacità delle batterie al livello derivante dal fabbisogno giornaliero di energia elettrica degli impianti necessari al funzionamento della casa, ovvero energia ai fini dell'alimentazione dei circolatori degli impianti di riscaldamento e della preparazione dell'acqua calda, dei ventilatori del gruppo di ventilazione e dell'illuminazione di emergenza.
Per i motivi sopra descritti, dovremmo ridurre al minimo il numero di batterie e quindi il livello di domanda di energia negli stati di emergenza. La potenza massima richiesta da questo sistema non può superare i 200 W, che consiste nel consumo minimo di potenza di:
- recuperatore nella marcia più bassa - 10 W;
- pompe camino con camicia d'acqua - 30 W;
- pompe di riscaldamento centralizzate - 60 W;
- pompe per acqua calda - 40 W;
- illuminazione di emergenza - 10 W;
- alimentazione internet - 50 W.
Garantisce la nostra sicurezza in caso di guasti sempre più probabili agli impianti elettrici, con la contemporanea mancanza di sole e vento.
Per il surplus di elettricità rispetto alla domanda attuale, il destinatario dovrebbe essere la rete elettrica. La forma più semplice di un tale sistema sono i contatori bidirezionali, che contano quanta elettricità è stata trasferita alla rete e quanta è stata prelevata dalla rete dal proprietario della casa. L'accordo con la centrale è il risultato dell'equilibrio di questi flussi. Un tale produttore e consumatore di energia è chiamato prosumer. Secondo gli esperti di tutto il mondo (esclusi quelli che lavorano per il governo polacco), questo modo di operare sarà la base per costruire un sistema di sicurezza energetica.
Sfortunatamente, ciò viola gli interessi dell'energia professionale e quindi non può essere attuato in Polonia, contrariamente alle direttive dell'UE. Lo schema di funzionamento del governo è lo stesso che nel caso di altre soluzioni legali imposte dall'UE, a sostegno della razionalizzazione dell'uso dell'energia. La legge polacca consente tali soluzioni a livello di statuti. D'altra parte, la regolamentazione di questi atti li esclude praticamente.
Il monopolio completamente impunito delle società di distribuzione veglia sulla protezione degli interessi dell'industria energetica commerciale contro l'industria competitiva delle energie rinnovabili disperse. Ovviamente difende le proprie fonti energetiche, comprese quelle rinnovabili, sotto forma di enormi parchi eolici.
Una soluzione per oggi e per il futuro
Poiché il trasferimento dell'elettricità in eccesso alla rete oggi è complesso e non redditizio, la soluzione oggi è coprire solo una parte del tetto dell'edificio ADD con celle ibride.
Celle ibride - ora. Il loro numero dovrebbe essere selezionato in modo che il calore che producono durante l'anno soddisfi pienamente le esigenze della Casa Autonoma; secondo i calcoli si tratta di circa 900 kWh. Se dividiamo questa quantità per l'efficienza dell'accumulatore di calore a terra (stimata attentamente per condizioni del terreno favorevoli al 30%) e per la produzione di calore da una cella all'anno (350 kWh), ne risulta che ne abbiamo bisogno: 900 kWh / 0,3 / 350 kWh = 8,57 o 9 pezzi.
Con questo numero di celle abbiamo la garanzia che la massima produzione di energia elettrica non supererà il fabbisogno temporaneo della casa e allo stesso tempo otterremo la quantità di calore necessaria per riscaldare la casa e l'acqua.
Celle ibride e turbina eolica - in futuro. Se un giorno ci sarà un cambiamento nel pensiero della nostra classe politica o l'UE introdurrà sanzioni efficaci per aver violato le sue direttive, coprirà l'intero tetto ADD con celle ibride e installerà una microturbina con un asse verticale di 3 kW o più.
L'installazione di una turbina eolica è estremamente vantaggiosa per le condizioni meteorologiche della Polonia, perché di solito quando il sole splende, il vento non soffia e viceversa.
Avvertimento! Le prestazioni delle microturbine eoliche dipendono da un gran numero di parametri, che vanno dalle condizioni meteorologiche locali, dall'ambiente (foresta, edifici vicini, ecc.) Al loro tipo. Per questo motivo, lo stesso apparecchio da 3 kW può produrre sia 3000 che 1000 kWh (o anche meno) all'anno.
Pertanto, prima di acquistare una microturbina, vale la pena consultare un esperto ed effettuare una misurazione annuale della forza del vento nel sito di installazione pianificata del dispositivo. Se le misurazioni confermano l'efficienza della microturbina, le nostre fonti di energia rinnovabile produrranno 9 MWh, che non solo coprono il fabbisogno elettrico di una famiglia di 4 persone, ma forniscono anche elettricità per due auto elettriche con un chilometraggio annuo di 15.000 km ciascuna!
La tabella presenta il costo dei dispositivi necessari per garantire non solo l'autonomia energetica della Casa Accessibile Autonoma, ma anche la possibilità di ricaricare le batterie di due auto elettriche utilizzate dai suoi residenti. Ipotizzando i prezzi più favorevoli, ma reali del mercato europeo, saranno 95.000.
95.000 sono molti? Per questo importo, riceveremo annualmente 9.000 kWh di elettricità con un valore di mercato di:
9.000 kWh × 0,53 / kWh = 4.770.
Tuttavia, se ipotizziamo che di questi 9.000 kWh, 1/3 (circa 3.000 kWh) venga consumato in casa e 2/3 - per alimentare due auto elettriche, l'energia da noi ottenuta sarà di valore (supponendo che il consumo medio di carburante di un'auto a benzina sia 6 l / 100 km e ottimista sul prezzo della benzina nella quantità di 6 / le sul costo di 1 kWh di elettricità 0,53), il valore reale dell'energia ottenuta grazie a questi dispositivi sarà:
3.000 kWh × 0,53 / kWh + 2 × 15.000 km × 6 l / 100 km × 6 / l = 12 390.
E questo senza il potere calorifico, di cui abbiamo tenuto conto nel calcolo dell'efficienza economica dell'accumulatore di calore nel precedente articolo del nostro ciclo.
Questo risultato ci offre un Simple Payback Time (SPBT) molto decente:
95.000 / 12.390 / anno = 7,7 anni.
Assumendo 30 anni come periodo di rimborso massimo per il prestito, vediamo che questo investimento soddisfa il criterio di disponibilità, ovvero fornisce una somma inferiore di costi del prestito e costi operativi rispetto a se non lo facessimo.
Possiamo anche, proprio come nel caso delle fonti di energia termica, calcolare il costo di 1 kWh di elettricità prodotta in questa fonte (ipotizzando la durabilità dei dispositivi per 20 anni):
95.000 / (20 anni × 9.000 kWh / anno) = 0,53 / kWh,
quindi lo stesso che paghiamo adesso.
Tuttavia, se teniamo conto delle dichiarazioni rilasciate dai politici sui futuri prezzi dell'energia, che affermano che ci si aspetta un raddoppio, può essere un investimento davvero eccellente, aumentando la nostra sicurezza energetica e risparmiando sofferenze per le persone e la natura.
Continua
Nel prossimo articolo tratteremo del giardino che è importante per l'idea di ADD quanto lo standard energetico. Essendo parte integrante della casa, e anche una parte della natura per la quale i residenti si assumono la responsabilità personale, è stata progettata con particolare attenzione, in conformità con i presupposti della modellazione dei giardini habitat (biocenotici). Ciò vale soprattutto per la selezione della vegetazione, principalmente da specie autoctone.
Il ruolo del giardino in ADD non si limita solo a fornire un'esperienza estetica ai residenti. Oltre a loro, il giardino consente di gestire tutti i rifiuti organici, le acque reflue e l'acqua piovana. A tale scopo serviranno sia un impianto di depurazione delle canne che un laghetto balneabile, alimentato principalmente con l'acqua piovana che scorre dalla superficie del tetto.
Inoltre, le superfici dure (piattaforme di legno, superfici pavimentate) sono state progettate con cura. Saranno tutti permeabili all'acqua e in larga misura biologicamente attivi.
L'orto fornirà anche frutta, verdura ed erbe aromatiche che non sono solo di valore alimentare per i residenti.
Puoi leggere di più sulla Casa Accessibile Autonoma su www.domadd.pl.
