Електрика для багатоповерхівок. Як мешканцям зробити свій будинок більш автономним і економним

Систематичне руйнування росіянами енергетичної інфраструктури поставило нові виклики перед українцями.

Якщо для приватних житлових будинків є багато рішень, то для багатоповерхівок відсутність електропостачання і, як результат, опалення, водопостачання та зв’язку – справжнє випробування.

Такі труднощі спонукають переосмислити підходи і вибрати рішення, до яких у мирний час руки ніколи б не дійшли.

Як змінити парадигму електропостачання в багатоквартирних будинках? Як зробити їх більш автономними та стійкими до криз?

Потреби в електроенергії та її резервні джерела

Перш ніж шукати рішення, необхідно розібратися, які першочергові потреби в енергопостачанні має багатоквартирний житловий будинок.

• Зв’язок: зарядка телефонів, живлення роутерів та обладнання провайдерів.
• Опалення: підтримання роботи циркуляційних насосів, дахових та прибудинкових котелень.
• Робота індивідуальних газових котлів, які потребують електропостачання.
• Водопостачання для висотних будівель: підтримка роботи підвищувальних насосів.
• Безпека: освітлення місць загального користування, робота домофонів і відеоспостереження.
• Функціонування пунктів обігріву: підігрівання їжі, зарядка гаджетів, освітлення.

Як показують результати замірів енергоспоживання, більшість цих потреб (5-16 поверхові будинки з одним-пʼятьма під'їздами) вкладаються в 3-10 кВт потужності.

Звичайно, для великих новобудов цей показник значно більший, але підходи до вирішення – аналогічні.

Уточнення. Для негазифікованих будівель електроенергія має критичне значення, оскільки приготування їжі та нагрівання води в них відбувається за допомогою електричних пристроїв. Під час відключень світла мешканці таких квартир використовують пожежонебезпечні пристрої на зразок газових балонів.

Основне рішення під час відключень електрики для новобудов – бензинові і дизельні генератори. Проте вони мають недоліки: висока вартість електроенергії (понад 20 грн за кВт-год без урахування амортизаційних витрат), підвищені пожежна небезпека та шум, необхідність безпечного відведення вихлопних газів.

Найголовніше для звичайних споживачів те, що після стабілізації енергопостачання використання генераторів втратить економічний сенс. Для тисяч їхніх власників це заморожені інвестиції.

Альтернатива – акумуляторні системи з інверторами. З огляду на режими споживання, основним варіантом є використання акумуляторів на основі технології LiFePo4 (літій-залізо-фосфатний). Вони забезпечують велику (понад 2 тис) кількість циклів і швидке розрядження та заряджання.

Свинцеві акумулятори, у тому числі гелієві, не підходять для умов, коли перерви в електропостачанні відбуваються частіше, ніж раз на добу. На їх зарядку потрібно понад 10 год.

Іншою перевагою акумуляторних систем є низький тариф на електроенергію для населення (1,68 грн за кВт-год), що робить різницю між генераторами і такими системами ще більш відчутною.

Інші варіанти енергозабезпечення – потужні генератори (понад 100 кВт), когенераційні установки, твердопаливні та газові котельні – зазвичай недоступні для співвласників багатоквартирних будинків і мають впроваджуватися на рівні міст та централізованих котелень.

Серед доступних альтернативних джерел – сонячна енергія. Однак слід пам’ятати про обмеженість цього ресурсу взимку, коли потреба в енергії найбільш відчутна.

Теплові насоси не можуть розглядатися як автономне джерело енергії через необхідність їх підключення до електромережі. Утім, вони дозволяють знизити навантаження на мережі для будівель, що використовують електроопалення або електроводонагрівачі.

Які ж резервні системи більш ефективні?

Це питання слід розглядати лише з урахуванням вартості електроенергії для населення. Саме цей фактор є визначальним при виборі систем.

Як видно з графіка, якщо ситуація з електрозабезпеченням залишиться такою, як є, протягом двох років, то варіант з енергозабезпеченням з використанням акумуляторних систем найбільш виграшний.

При цьому застосування додаткових сонячних панелей економічно недоцільне. Якщо ж розглянути аналогічний графік для повного тарифу на електропостачання, то вийде ось що.

Графік свідчить, що з третього року систему варто доповнити сонячними панелями, які частково компенсуватимуть споживання з мережі.

Якщо таку систему (гібридний інвертор, батареї та сонячні панелі) встановлювати за умови стабільного електропостачання, то за повного тарифу її окупність становитиме вісім-десять років.

Це прийнятно і співмірно з окупністю утеплення фасадів, дахів та заміни вікон.

Крім того, за умови стабільного електропостачання на період, що перевищує добу, оптимальним варіантом є комбінація гібридного інвертора та LiFePo4-акумулятора.

Навіть під час довших перерв у роботі застосування електрогенератора буде більш ефективним за умови використання гібридних систем. Тобто генератор працюватиме з оптимальним навантаженням, заряджаючи акумулятори.

Можна використовувати один генератор на кілька будинків для почергового заряджання або для підключення кількох будинків до пересувного генератора.

Як резервні системи можуть працювати в мирний час? Системи, що містять батареї та інвертор, у режимі мирного часу та функціонування ринку електроенергії можуть бути використані в таких сценаріях.

1. Балансування енергоспоживання для заряджання батарей в нічні періоди та розрядження – у пікові.
2. Підключення сонячних батарей для компенсації частини потужності та підвищення рівня використання відновлювальних джерел.
3. Зменшення перетоків в електричних мережах завдяки використанню згенерованої енергії на рівні будинку.
4. Можливість включати в систему комерційних споживачів, що перебувають у будинку.

Для найбільш ефективного використання систем резервного живлення потрібно вирішити такі питання.

1. Встановлення частотних регуляторів на насосах для зменшення пускових струмів та забезпечення можливості використання менш потужних генераторів та інверторів.
2. У разі використання сонячних батарей – забезпечення наявності споживачів, які можуть утилізувати всю згенеровану енергію без її перетікань назовні. Найбільш придатними для цього є системи гарячого водопостачання у варіанті централізованих систем (з баком-накопичувачем у підвалі або з використанням теплового насоса) та індивідуальних ємнісних електронагрівачів.
3. Запровадження спрощених правил врахування згенерованої енергії, наприклад, зменшення нарахувань за квартирними лічильниками на величину, згенеровану сонячною електростанцією.

Щодо фінансових стимулів для застосування сонячних систем можуть бути два шляхи.

1. Доведення вартості електроенергії для населення до ринкового рівня, що дозволить досягати прийнятних термінів окупності проєктів.
2. Забезпечити компенсацію в межах різниці тарифів для населення і підприємств. При цьому в розрізі бюджету це буде лише перерозподіл коштів і не потребуватиме залучення додаткових фінансів.

Висновки

Перший. З огляду на перспективу найбільш ефективна система електропостачання – гібридна. Вона дозволяє використовувати відновлювальні джерела і брати участь у резервуванні та вирівнюванні графіка навантаження.

Другий. Комерційні тарифи вже зараз роблять такі проєкти відносно привабливими. Для забезпечення окупності проєктів у житловому секторі слід запровадити компенсаційні механізми, які можуть бути в межах існуючих дотацій енергопостачальним компаніям.

Третій. Правильний підбір обладнання дозволяє максимально використати згенеровану енергію всередині будівлі без перетоків у зовнішню мережу.

Для найбільш ефективного використання системи варто запровадити взаємозаліки спожитої електроенергії в межах житлового будинку.

Вадим Литвин, голова правління Асоціації енергоаудиторів

Фото на головній ua.depositphotos.com