Энергоэффективный дом: минус 45% счетов за электричество

Инженеры из Университета Западного Онтарио разработали инновационную систему для домов, объединяющую солнечные панели, тепловой насос и тепловой аккумулятор. Цель проекта – полностью электрифицировать жилье, исключив зависимость от ископаемого топлива и достигнув нулевого энергопотребления. Экспериментальный дом в Окмонта, Онтарио, уже продемонстрировал впечатляющие результаты: снижение счетов за электричество на 45% и сокращение углеродных выбросов на 55%.

Ключевым элементом системы является тепловой аккумулятор, использующий фазово-переходные материалы (например, соль или воск) для эффективного хранения энергии. Это позволило увеличить самообеспечение солнечной энергией на 60%, то есть большая часть произведенной на месте электроэнергии потребляется непосредственно домом.

Профессор Джошуа Пирс, руководитель проекта, подчеркнул, что стоимость солнечной энергии теперь ниже стоимости электроэнергии из сети, делая солнечные установки привлекательным решением для большинства канадцев. Система интегрирует солнечные панели, тепловой насос и тепловой аккумулятор для обеспечения отопления и горячего водоснабжения всего дома.

Исследователи разработали передовые практики, которые делают дом в четыре раза более энергоэффективным по сравнению с традиционными методами. Тепловой насос преобразует электричество, генерируемое солнечными панелями, в тепло, которое затем накапливается в тепловом аккумуляторе. Цель – доказать масштабируемость, безопасность и возможность интеграции технологии в существующие дома с минимальными изменениями.

«Цель – доказать эффективность системы в течение года, с конечной целью полного отказа от ископаемого топлива для отопления домов», – говорит Шафкват Рана, докторант, отвечавший за установку датчиков и системы мониторинга. Полученные данные позволяют в реальном времени отслеживать энергопотребление, эффективность и экономию, доступные как исследователям, так и владельцу дома-лаборатории, который является также строителем.

Для сравнения, в соседнем доме той же модели, но без интегрированной системы, используются традиционные методы отопления и электроснабжения от сети. Это позволяет детально изучить преимущества новой технологии.

Хотя тепловые насосы и аккумуляторы широко распространены в США, в Канаде их внедрение сталкивается с регуляторными барьерами. Это усугубляет энергетическую проблему, поскольку отопление домов на севере страны обходится дорого. «Многие канадские дома не соответствуют даже действующим нормам, не говоря уже о передовых фотовольтаических технологиях», – отмечает Пирс. «Большинство обогревают дома природным газом или электрическими обогревателями, что крайне неэффективно и дорого, особенно учитывая рост цен на электроэнергию и колебания цен на газ. Солнечная энергия же служит страховкой от энергетической инфляции».

«Электрификация домов – это ключевой путь к долгосрочной устойчивости в Канаде и во всем мире», – утверждает Пирс. «Если мы используем возобновляемые источники, такие как солнечная энергия, для наших домов, а затем передаем эту энергию тепловому насосу, то на каждую единицу электрической энергии мы получаем три единицы тепла, что делает их 300% эффективными или более. Это просто гораздо более эффективный способ обогрева вашего дома».

Рана добавляет, что этот новаторский подход выходит за рамки комфорта и снижения счетов. Он направлен на спасение планеты. «Изменение климата реально, и нам нужно, чтобы каждый на планете приложил даже небольшое усилие для борьбы с ним. Декарбонизация жилого сектора – это низко висящие фрукты, которые видны всем. Интеграция этой устойчивой системы в канадские дома, особенно в новые, может значительно сократить выбросы углерода в Канаде для решения глобальных климатических проблем».