Na Polônia, produzimos eletricidade a partir do carvão. Essa declaração banal de forma alguma reflete a extensão dos sacrifícios e infortúnios por trás disso. Vamos começar com o fato de que todos os dias mais de cem mil mineiros vão quase um quilômetro no subsolo para realizar um trabalho exaustivo por quase oito horas em condições de poeira, temperatura e umidade incrivelmente altas. Eles também são expostos a explosões de metano (e são vítimas delas repetidas vezes) ou são esmagados por deslizamentos de terra.
Além disso, o material escavado deixa espaços vazios, que com o tempo fazem com que o terreno acima das minas desmorone, destruindo as conquistas de muitas gerações de mineiros e seus vizinhos.
O carvão extraído é transportado para a usina, onde apenas cerca de 1/3 de sua energia química é convertida em eletricidade. Os 2/3 restantes apenas aquecem a atmosfera.
A eficiência final do sistema energético é infelizmente ainda menor, pois há perdas na transmissão de energia elétrica e nos transformadores, com as quais apenas o equivalente a 10-20% da energia química do carvão do combustível chega às nossas tomadas.
Efeitos da produção de eletricidade a partir do carvão
No processo de queima do carvão, a usina produz enormes quantidades de dióxido de carbono. Esse gás retém o calor na atmosfera, causando mudanças climáticas, como o derretimento de geleiras e a elevação do nível do mar, mas também aumentando a frequência de eventos climáticos extremos, como secas catastróficas, chuvas e tempestades. Tudo isso é apenas a ponta do iceberg. Sua parte oculta e assustadora são os custos externos da energia. Ao produzir eletricidade, as usinas de energia emitem dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio, poeira e outras substâncias prejudiciais às pessoas e ao meio ambiente para a atmosfera.
Uma equipe internacional de cientistas desenvolveu uma metodologia para calcular os custos dessas emissões. Para a indústria de energia polonesa, os custos de geração de 1 kWh de eletricidade calculados desta forma são de 0,2, ou seja, quase 40% do seu preço de varejo, que é aproximadamente 0,53.
Sem perceber quais são esses custos, não veremos os inúmeros desastres causados por emissões tóxicas do setor de energia. Estes são os custos do tratamento de doenças do aparelho respiratório, asma, alergias, sistema cardiovascular, ausências por doença e morte prematura dos mais fracos, ou seja, nossos filhos e avós.
Esses gigantescos, embora inevitáveis, custos de civilização são impostos pela política do governo, que de fato multiplica o sofrimento de milhões de poloneses. Refiro-me à forma como a directiva da UE é implementada na Polónia, obrigando os Estados-Membros a aumentarem a quota de combustíveis renováveis no sector da energia.
Este é mais um exemplo - após a implementação da directiva sobre a certificação energética dos edifícios, que aumentou o consumo de energia dos apartamentos recentemente construídos - que mostra que somos capazes de implementar as directivas com efeito contrário ao que pretendem os seus autores.
Custos externos do setor de energia na Polônia
Um exemplo negativo de como implementar as recomendações da UE é a co-combustão de carvão com biomassa em centrais elétricas. Como resultado desse processo, a eficiência da usina diminui, o que anula os benefícios da redução das emissões de CO2, ao mesmo tempo que causa estragos nas florestas circundantes, localizadas a até 100 km da usina. O preço da biomassa gerada pelas disposições sobre certificados verdes é tão alto que é lucrativo queimar resíduos de madeira e madeira própria para a produção de móveis e papel. Isso priva as indústrias de móveis e de papel de matéria-prima, mas também de madeira para queimar nas caldeiras das casas de pequenas cidades e vilas.
Com o aumento dos preços do carvão e um padrão de energia extremamente baixo nas residências, os residentes fumam absolutamente todo mundo. O fedor de plástico queimado e pneus de carro envolve vilas e cidades polonesas no inverno, arruinando a saúde de seus habitantes. De acordo com as minhas estimativas, os custos externos do aquecimento doméstico na Polónia são de 1 / kWh (para aquecimento a carvão). Aliás, até recentemente, o público não ouvia nenhuma informação sobre os custos externos do setor de energia, apesar de seus custos sociais somarem 25,6 bilhões! (produção anual de eletricidade a partir do carvão no valor de 128 TWh multiplicado pelos custos unitários externos da eletricidade a carvão 0,2 / kWh).Isso é tanto quanto 13% da receita nacional (323 bilhões) ou tanto quanto 49% do orçamento do Fundo Nacional de Saúde (52,6 bilhões).
A informação sobre os custos externos da energia apareceu apenas como parte da campanha promocional da energia nuclear, que nos oferece um apocalipse diferente. Por outro lado, os custos externos do desperdício de energia não foram estudados por ninguém (é fácil adivinhar o porquê), mas não há dúvida de que devem ser assustadores.
As considerações acima mostram como é importante - não apenas para o nosso orçamento doméstico - o uso eficiente de eletricidade.
Racionalizando o uso da eletricidade
A única maneira de minimizar nossa contribuição pessoal para o equilíbrio dos infortúnios gerados pela engenharia de energia baseada no carvão é, em primeiro lugar, usar a eletricidade de forma racional.
O primeiro passo nessa direção são as lâmpadas LED, que hoje nos fornecem uma iluminação com parâmetros comparáveis e às vezes melhores que as tradicionais. Outra forma é evitar o desperdício de energia na forma de luzes, computadores e equipamentos AV ligados o tempo todo.
Uma vez que a gestão da casa e do sistema de aquecimento de água na Casa Autónoma Acessível requer a utilização de automação avançada, ao alargar o âmbito das suas aplicações, podemos construir uma “casa inteligente” a um custo ligeiramente superior.
Este nome abrange um sistema de automação que controla muitas de suas funções - além de monitorar a temperatura, pode controlar sistemas de segurança, persianas, equipamento de áudio e vídeo, etc. A propósito, esses sistemas evitam efetivamente o desperdício de energia desligando dispositivos desnecessários e otimizando sua operação quando precisamos deles.
Reduzir ainda mais a demanda por eletricidade é uma escolha razoável de eletrodomésticos. Vamos tentar escolher dispositivos da classe de energia mais alta possível, ou seja, classe A + e superior.
Todas estas medidas permitem a redução do consumo de eletricidade em pelo menos metade em comparação com as soluções padrão; no entanto, ainda será cerca de 750 kWh por pessoa por ano, ou cerca de 3 MWh para uma família de 4.
Energia solar e eólica
Para obter essa quantidade de eletricidade sem gerar automaticamente os desastres sobre os quais escrevi anteriormente, devemos usar a energia do sol e do vento. Isso é possível graças ao desenvolvimento da tecnologia de células fotovoltaicas e microturbinas eólicas com eixos de rotação vertical e horizontal. Principalmente aquelas com eixo vertical não fazem barulho, não causam vibrações e, portanto, podem ser conectadas à estrutura do edifício e - o que é muito importante - não representam uma ameaça para os pássaros.
Podemos efetivamente converter a energia solar em eletricidade e calor usando as células PVT híbridas mencionadas no episódio anterior do nosso ciclo. Para simplificar, trata-se de coletores solares planos nos quais o absorvedor comum foi substituído por uma célula solar fotovoltaica. Devido ao aquecimento do meio de aquecimento no coletor, a célula fotovoltaica é resfriada, o que aumenta sua eficiência em 20-30% em comparação com uma célula fotovoltaica "comum". Como resultado, o painel com dimensões de 0,86 m × 1,66 m pode produzir mais de 150 kWh de eletricidade na Polônia em condições médias de luz solar e, ao mesmo tempo, obtemos pelo menos 350 kWh de calor na forma de água a uma temperatura de 30-40 ° C.
No lado sul do telhado ADD, podemos instalar 40 desses painéis, o que nos permite produzir 6.000 kWh de eletricidade e 14.000 kWh de calor. O único problema é que dificilmente obtemos a quantidade de energia de que precisamos no momento em que precisamos. Portanto, não podemos fazer sem acumuladores de energia.
No que diz respeito ao calor, a solução é o armazenamento de calor geotérmico descrito no episódio anterior do nosso ciclo. Sua eficiência é baixa, mas também precisamos de apenas 7% da energia térmica produzida pelas células PVT híbridas para aquecimento.
No entanto, é pior com o acúmulo de eletricidade. Esperançosamente, esse problema será resolvido com sucesso em breve, mas por enquanto o acúmulo de eletricidade é caro e não ecológico quando consideramos o impacto ambiental da produção de baterias. A solução para este dilema é limitar a capacidade das baterias ao nível resultante da demanda diária de eletricidade dos sistemas necessários para o funcionamento da casa, ou seja, energia para fins de fornecimento de bombas de circulação de sistemas de aquecimento e preparação de água quente, ventiladores e iluminação de emergência.
Pelas razões descritas acima, devemos minimizar o número de baterias e, portanto, o nível de demanda de energia em estados de emergência. A demanda de potência máxima deste sistema não pode ultrapassar 200 W, que consiste no consumo mínimo de potência de:
- recuperador na marcha mais baixa - 10 W;
- bombas de lareira com camisa de água - 30 W;
- bombas de aquecimento central - 60 W;
- bombas de água quente - 40 W;
- iluminação de emergência - 10 W;
- alimentação de internet - 50 W.
Garante a nossa segurança em caso de falhas cada vez mais prováveis dos sistemas de potência, com a falta simultânea de sol e vento.
Para excedentes de eletricidade acima da demanda atual, o destinatário deve ser a rede elétrica. A forma mais simples de tal sistema são medidores bidirecionais, que contam quanta eletricidade foi transferida para a rede e quanto foi retirada da rede pelo proprietário da casa. A liquidação com a usina resulta do equilíbrio desses fluxos. Esse produtor e consumidor de energia é chamado de prosumidor. De acordo com especialistas de todo o mundo (exceto aqueles que trabalham para o governo polonês), este método de operação será a base para a construção de um sistema de segurança energética.
Infelizmente, isso viola os interesses da energia profissional e, portanto, não pode ser implementado na Polônia, ao contrário das diretivas da UE. O esquema de funcionamento do governo é o mesmo que no caso de outras soluções legais impostas pela UE, apoiando a racionalização do uso de energia. A legislação polaca permite tais soluções ao nível dos estatutos. Por outro lado, a regulamentação desses atos praticamente os exclui.
O monopólio completamente impune das empresas de distribuição zela pela proteção dos interesses do setor comercial de energia contra o competitivo setor de energia renovável dispersa. Obviamente, defende suas próprias fontes de energia, inclusive renováveis - na forma de enormes parques eólicos.
Uma solução para hoje e para o futuro
Como a transferência de eletricidade excedente para a rede atualmente é complicada e não lucrativa, a solução de hoje é cobrir apenas parte do telhado do edifício ADD com células híbridas.
Células híbridas - agora. Seu número deve ser selecionado de forma que o calor que produzem durante o ano atenda plenamente às necessidades da Casa Autônoma; de acordo com os cálculos, é cerca de 900 kWh. Se dividirmos essa quantidade pela eficiência do acumulador de calor do solo (estimado cuidadosamente para condições favoráveis do solo em 30%) e pela produção de calor de uma célula por ano (350 kWh), descobrimos que precisamos deles: 900 kWh / 0,3 / 350 kWh = 8,57 ou 9 pcs.
Com este número de células, temos a garantia de que a produção máxima de eletricidade não ultrapassará as necessidades temporárias da casa e ao mesmo tempo obteremos a quantidade de calor necessária para aquecer a casa e água.
Células híbridas e turbina eólica - no futuro. Se um dia houver uma mudança no pensamento de nossa classe política ou a União introduzir sanções efetivas por violação de suas diretivas, valerá a pena cobrir todo o telhado da ADD com células híbridas e instalar uma microturbina com eixo vertical de 3 kW ou mais.
A instalação de uma turbina eólica é extremamente benéfica nas condições meteorológicas da Polônia, porque geralmente quando o sol está brilhando, o vento não está soprando e vice-versa.
Atenção! O desempenho das microturbinas eólicas depende de um grande número de parâmetros, que vão desde as condições climáticas locais, o ambiente (floresta, edifícios vizinhos, etc.), ao seu tipo. Por esta razão, o mesmo aparelho de 3 kW pode produzir 3000 e 1000 kWh (ou até menos) por ano.
Portanto, antes de comprar uma microturbina, vale consultar um especialista e fazer uma medição anual da força do vento no local da instalação planejada do dispositivo. Se as medições confirmarem a eficiência da microturbina, nossas fontes de energia renováveis produzirão 9 MWh, o que não apenas cobre as necessidades de eletricidade de uma casa de 4 pessoas, mas também fornece eletricidade para dois carros elétricos com uma quilometragem anual de 15.000 km cada!
A tabela apresenta o custo dos dispositivos necessários para garantir não só a autonomia energética da Casa Autônoma Acessível, mas também a possibilidade de carregar as baterias de dois carros elétricos usados por seus moradores. Assumindo que os preços mais favoráveis, mas reais do mercado europeu, será de 95.000.
É 95,000 muito? Por este montante, receberemos 9.000 kWh de eletricidade por ano com um valor de mercado de:
9.000 kWh × 0,53 / kWh = 4.770.
No entanto, se assumirmos que desses 9.000 kWh, 1/3 (cerca de 3.000 kWh) é consumido em casa e 2/3 - para alimentar dois carros elétricos, a energia obtida por nós será valiosa (assumindo que o consumo médio de combustível de um carro a gasolina é 6 l / 100 km e otimista quanto ao preço da gasolina no valor de 6 / le ao custo de 1 kWh de eletricidade 0,53), o valor real da energia obtida graças a esses dispositivos será:
3.000 kWh × 0,53 / kWh + 2 × 15.000 km × 6 l / 100 km × 6 / l = 12.390.
E isso sem o valor do calor, que levamos em consideração ao calcular a eficiência econômica do acumulador de calor no artigo anterior do nosso ciclo.
Este resultado nos dá um Tempo de Retorno Simples (SPBT) muito decente:
95.000 / 12.390 / ano = 7,7 anos.
Assumindo 30 anos como o período máximo de reembolso do empréstimo, podemos ver que esse investimento atende ao critério de disponibilidade, ou seja, dá uma soma de custos de empréstimo e custos operacionais menor do que se não o fizéssemos.
Podemos também, assim como no caso das fontes de energia térmica, calcular o custo de 1 kWh da eletricidade gerada nesta fonte (assumindo a durabilidade dos aparelhos por 20 anos):
95.000 / (20 anos × 9.000 kWh / ano) = 0,53 / kWh,
então o mesmo que pagamos agora.
No entanto, se levarmos em conta as declarações dos políticos sobre os preços futuros da energia, que dizem que devem dobrar, pode ser um investimento realmente grande, aumentando nossa segurança energética e poupando sofrimento para as pessoas e a natureza.
Continua
No próximo artigo, veremos o jardim, que é tão importante para a ideia de ADD quanto o padrão de energia. Por ser parte integrante da casa, e também parte da natureza pela qual os residentes assumem a responsabilidade pessoal, foi concebida com especial cuidado, de acordo com os pressupostos de modelação de jardins de habitat (biocenótico). Isso é especialmente verdadeiro para a seleção de vegetação, principalmente de espécies nativas.
O papel do jardim no DDA não se limita a proporcionar uma experiência estética aos residentes. Além deles, a horta permite o gerenciamento de todos os resíduos orgânicos, esgotos e águas pluviais. Uma estação de tratamento de esgoto de junco e uma lagoa de natação, alimentada principalmente com água da chuva que flui da superfície do telhado, servirão para esse propósito.
Além disso, as superfícies duras (plataformas de madeira, superfícies pavimentadas) foram cuidadosamente projetadas. Todos eles serão permeáveis à água e, em grande parte, biologicamente ativos.
A horta também fornecerá frutas, verduras e ervas que não são apenas valiosas para os residentes.
Você pode ler mais sobre a Casa Autônoma Acessível em www.domadd.pl.
