Кіріспе
Қоғамдық желілерге қосылмау – ғимараттардың және бір немесе бірнеше қоғамдық қызметтерге тәуелсіздікпен, өздігінен жасалған өмір салтының сипаттамасы. "Желіден тыс" термині дәстүрлі түрде электр желісіне қосылмауды білдіреді, бірақ су, газ және кәріз жүйелері сияқты басқа да желілерді де қамтуы мүмкін, ал көлемі жеке үйлерден бастап кішкентай қауымдастықтарға дейін жетеді. Желіден тыс өмір сүру ғимараттар мен адамдарға өздігінен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді, бұл қалыпты желілерге қол жеткізе алмайтын шалқары жерлерде тиімді, сонымен қатар қоршаған ортаға тигізетін зиянды және тұру құнын азайтуды қалайтындар үшін тартымды. Әдетте, желіден тыс ғимарат өзі үшін энергиямен және ішуге жарамды сумен қамтамасыз етуге, сондай-ақ тағам, қалдықтар мен сарғыш суды басқаруға қабілетті болуы керек.
Off the grid or off grid is a characteristic of buildings and a lifestyle designed in an independent manner without reliance on one or more public utilities. The term "off the grid" traditionally refers to not being connected to the electrical grid, but can also include other utilities like water, gas, and sewer systems, and can scale from residential homes to small communities. Off the grid living allows for buildings and people to be self sufficient, which is advantageous in isolated locations where normal utilities cannot reach and is attractive to those who want to reduce environmental impact and cost of living. Generally, an off grid building must be able to supply energy and potable water for itself, as well as manage food, waste and wastewater.
Энергия
Электр энергиясы мен жылу энергиясын көмірсутектерді жағу арқылы (мысалы, дизель генераторлары, пропанмен жылыту) алуға болады, немесе күн (әсіресе фотоэлектрлік панельдер), жел немесе шағын су электр станциялары сияқты жаңартылатын энергия көздерін пайдаланып орнында өндіруге болады. Энергияның басқа да түрлеріне ағаш, қалдықтар және спирт отындары түріндегі биомасса, сондай-ақ ғимараттардағы үй ішіндегі ауа температурасын реттеу үшін жер асты температурасының айырмашылығын пайдаланатын геотермальдық энергия жатады. Мысалы, күн және жел технологияларын қолдану арқылы энергия тапшылығын жоюға болады, бұл Ескі тәртіптегі Амиш (қолданылған және рұхсат етілген, бірақ барлығы келіспейді) және Ескі тәртіптегі меннонит қауымдастықтарында байқалады. Көптеген амиштер әлі де бу машиналарынан пайдаланады.
Электр қуаты
Электр желісіне қосылған ғимараттар электр энергиясын электр станцияларынан алады, олар негізінен көмір және табиғи газ сияқты табиғи ресурстарды энергияға айналдырып, электр қуатына түрлендіреді. 2017 жылғы әлемдік энергия көздерінің талдауы көрсеткендей, әлем, негізінен желілік қуатқа тәуелді, жаңартылмайтын энергия көздерін басым түрде пайдаланады, ал күн энергиясы және жел қуаты сияқты танымал жаңартылатын энергия көздерінің үлесі шамалы. Желіден тыс жерлерде, мысалы Африкадағы халықтың 55% электр энергиясына қол жеткізе алмайтын жағдайда, ғимараттар мен үйлер өздерін қамтамасыз етуге және жергілікті жаңартылатын энергия көздерін пайдалануға мүмкіндік алады, себебі олар ең көп және қолжетімді.
Күн фотоэлектр жүйесі
Күн энергиясын пайдаланатын күн фотоэлектрлік (КЭ) жүйелері желіден тыс ғимараттар үшін ең танымал энергия шешімдерінің бірі болып табылады. КЭ тізімдері (күн панельдері) күн энергиясын электр энергиясына айналдыруға мүмкіндік береді. КЭ күн сәулесіне және қоршаған орта температурасына тәуелді. КЭ жүйесінде қажетті басқа компоненттерге зарядтау контроллерлері, инверторлар және жылдам тоқтату басқару құрылғылары кіреді. Бұл жүйелер желіден тыс орналасқан жерлерге электр желісіне қосылмай энергия өндіруге мүмкіндік береді. Bloomberg New Energy Finance компаниясы әрбір тоқсан сайын өндірушілерді өткен тоқсан ішіндегі нақты жобалары бойынша бағалайды және Tier 1 күн модулі (панель) өндірушілерінің тізімін жариялайды.
Жел турбиналары
Жел энергиясын жел турбиналары арқылы пайдалануға болады. Жел турбиналарының құрамдас бөліктеріне желдің күшімен қозғалатын қанаттар, редукторлар, басқару жүйелері, генераторлар, тежегіштер және мұнара жатады. Жел турбинасынан алынатын механикалық қуаттың мөлшері желдің жылдамдығына, ауа тығыздығына, қанаттардың айналу ауданына және турбинаның аэродинамикалық қуат коэффициентіне байланысты болады.
Микрогидро
Суы мол жерлерде су электр энергиясы перспективалы шешім болып табылады. Ірі су электр станциялары бөгет пен су қоймасын қажет етеді, ал кішкентай гидроэнергетика тұрақты деңгейде ағатын өзендерде турбиналарды пайдалана алады. Механикалық қуаттың мөлшері су ағынының жылдамдығы, турбинаның көлемі, судың тығыздығы және қуат коэффициенті сияқты факторларға байланысты, бұл жел турбиналарына ұқсас. Толқындар мен толқын энергиясы жағалау аймақтарын электр қуатымен қамтамасыз етуге де мүмкіндік береді.
Батареялар
Жаңартылатын энергия көздері қазіргі уақытта қажет емес энергия өндіргенде, электр энергиясы көбінесе батареяны зарядтауға жөнелтіледі. Бұл жаңартылатын энергия көздерінің үздіріліссіз өндірілмеуінен туындайтын мәселені шешеді және ғимараттардың қуат жүктемесінің өзгеруіне бейімделуге мүмкіндік береді. Көбінесе қолданылатын батареяларға қорғасын қышқылы және литий-ион батареялары жатады.
Гибридті энергетикалық жүйелер
Жүйенің үзілістері мен іркілуіне қарсы қорғану үшін, желіден тыс көптеген қауымдастықтар гибридті энергия жүйелерін құрайды. Бұлар күн электр станциялары, жел, шағын су электр станциялары, аккумуляторлар және тіпті дизель генераторлары сияқты дәстүрлі жаңартылатын энергия көздерін біріктіреді. Бұл оқшауланған елді мекендерге желіні салу немесе күтіп ұстаудан арзан әрі тиімді болуы мүмкін.
Радиоизотоптық термоэлектр генераторы
Тарихи тұрғыдан шалқары орналасқан, мысалы, маяқтар, метеостанциялар және осыған ұқсас, аз, бірақ үнемі қуат қажет ететін құрылғылар радиоизотоптық термоэлектр генераторларымен (РТГ) қуаттандырылды, ал қажетті радиоизотоптар қолданылған ядролық отыннан бөлініп алынды немесе арнайы мекемелерде өндірілді. КСРО және АҚШ-та мұндай көптеген құрылғылар қолданылды, ал Марс орбитасынан тысқары ұшқан әрбір терең ғарыш зымыранында (тіпті күн жүйесінің ішкі бөлігіндегі кейбіреулерінде де) күн панельдері масса бірлігіне қанағаттандырарлық электр қуатын бере алмайтын жағдайларда РТГ орнатылды.
Температураны реттеу
Күн энергиясының пассивті, желіден тәуелсіз салқындату жүйелерінің түрлері үйлерді салқындату және/немесе тоңазыту үшін қолданылуы мүмкін – оның ішінде электр компоненттерін қажет етпейтін және қажет болғанда химиялық түрде энергияны сақтауға мүмкіндік беретін жүйелер де бар. Мұндай жүйелер климаттың өзгеруімен күресуге және оған бейімделуге көмектеседі.
Байланыс
B. A. T. M. A. N. сияқты желілер дәстүрлі инфрақұрылымсыз байланысты сақтауға немесе орнатуға қолданылуы мүмкін. Сонымен қатар, желіден тыс байланыс технологиялары қоршаған ортаны, қауіпсіздікті және ауыл шаруашылығын бақылау, сондай-ақ төтенше жағдайларда байланыс пен үйлестіру – мысалы, жұмыс үлестіру үшін пайдаланылуы мүмкін.
Денсаулық сақтау
Дрондар, әсіресе әлемнің ең шалқай аймақтарында, желіден тыс денсаулық сақтау үшін қолданылады. Байланыс мүмкіндігі арқасында олар сынақ үлгілерін, дәрі-дәрмектерді, вакциналарды, азық-түлік, су және уланғышқа қарсы сарысалды жеткізеді.
Қалдықтарды басқару
Батыс Еуропадағы шағын көлемді қалдықтарды басқару техникалары, көбінесе нақты немесе стандартталған қалдықтарға арналған, екі негізгі стратегияның бірін қолдануға бағытталған: аэробты (өсімдіктерді пайдалану арқылы) және анаэробты өңдеу (биогаз өндірісімен).
Су және санитарлық тазалық
Су желіден тыс жағдайда өте маңызды мәселе болып табылады, оны қоршаған ортаны тиімді пайдалану үшін жинау, қолдану және кәдеге жіберу қажет. Тұрмыстық қажеттер үшін үй ішіне су берудің көптеген тәсілдері бар, олар жергілікті мүмкіндіктерге және жеке талғамға байланысты өзгеріп отырады.
Жергілікті су айдындары
Жақын жердегі ағындар, тоғандар, өзендер және көлдер тұщы суға оңай қол жеткізу орындары болып табылады. Тиісті тұзсыздандыру жүргізілсе, мұхиттарды да қарастыруға болады.
Құдықтар мен бұлақтар
Бұл дәстүрлі әдіс жер астында судың көп және жетерлік мөлшерде болатын жерге, әдетте су кестесіне немесе су жинағышқа дейін қазуды және оны пайдалануға көтеруді, немесе жер асты сулары жер бетіне шығатын бұлақтардан жинауды қамтиды. Жер асты суын ғимараттарға жеткізу жүйелеріне жел және күн энергиясымен жұмыс істейтін сорғылар немесе қол сорғылары кіреді. Судың сапасын қамтамасыз ету үшін құдық суын үнемі, сондай-ақ оның дәмі, иісі немесе түсі өзгерген кезде тексеру қажет.
Жаңбырлы су бассейндері
Бұл жүйе сумен қамтамасыз ету үшін ауа райына тәуелді. Су жинау жүйелері пайдаланушылардың су сұранысына және жергілікті жауын-шашын сипаттамаларына сәйкес жобаланады. Әдетте, жаңбыр суы ғимараттың шатырынан су резервуарларына бағытталады, онда қажеттілік туғанша сақталады.
Шетелдік жеткізулер
Басқа, өзін-өзі қамтамасыз ете алмайтын тәсіл, көп мөлшерде таза суды пайдалану орнына әкеліп сақтауды қамтиды. Бұл жүйе басқа жердегі таза су көзіне және оны желіден тыс жерге тасымалдауға тәуелді.
Құралдар
Атмосфералық су генераторлары желіден тыс су өндіру үшін зор мүмкіндіктерге ие.
Емдеу
Су қайдан болса да, ішуге және үй ішінде қолдануға қауіпсіз болуы тиіс. Су сапасымен байланысты түрлі мәселелерге қарай, суды тазартудың әртүрлі стратегиялары қолжетімді.
Сүзгілеу
Физикалық тосқауыл судың өтуіне жол береді және судағы қоспаларды тоқтатады, ал сүзгі тым ұсақ болса, тірі организмдерден келген зиянды заттарды да сүзе алады.
Химиялық өңдеу
Суды дезинфекциялау үшін хлор, хлор диоксиді және озон сияқты микроорганизмдерді өлтіретін заттар қолданылады.
Ультрафиолет сәулесі (UV)
Ультракүлгін сәуле жүйесі сүзілген судағы барлық түрдегі вирустарды, бактерияларды және қарапайымдыларды өлтіру үшін ультракүлгін сәуле шығаратын лампаларды қолданады.
Электрохимиялық белсендірілген ерітінділер
Бұл бәсекелес емес тәсіл, онда суға аздаған тұз ерітіндісі қосылып, биологиялық ластанушыларды жою үшін ток қолданылады. Сүзгілеумен бірге қолданылғанда, бұл қауіпсіз ауыз сумен қамтамасыз етудің бір жолы.
Тұзды тазарту
Кейбір жер асты суларының тұздылығы жоғары болуы мүмкін және оларды ішуге болмайды, мұндай жағдайда дистилляция көмектеседі. Жағалаудағы елді мекендер тұздылығын азайтатын тұзсыздандыру станцияларын пайдалану арқылы мұхиттан су алудан пайда көруі мүмкін.
Суды жұмсарту
Судағы кейбір минералдардың болуы судың қатаюына себеп болады, ол уақыт өте құбырларды бітеуіне, сабын мен жуғыш заттардың тиімділігін төмендетуіне және стақандар мен ыдыстарда тұнба қалдыруына әкелуі мүмкін. Суды жұмсарту жүйелері натрий мен калий иондарын қосып, қатайған минералдардың шөгінді түзілуіне жағдай жасайды.
Пайдалану және санитарлық жағдай
Желіден тыс үйлер үшін су қоры таусылмауына жол бермеу үшін суды тиімді пайдалану қажет. Бұл, әрине, әдеттерге байланысты болғанымен, шараларға крандардың, душ қаптарының және унитаздардың ағынын азайтатын немесе бір ретке шашуға жұмсалатын су көлемін азайтатын құрылғыларын орнату кіреді, бұл жалпы су тұтынуын азайтады. Компосттық унитазды пайдалану арқылы унитаздағы суды толығымен жоюға болады. Автоматты ағып тұруды анықтағыштар мен кран жабығыштары ысырап болатын су мөлшерін азайтады. Сұр суды қайта пайдалану крандардан, душтардан, ыдыс жуғыш машиналардан және кір жуғыш машиналардан алынған суды қайта қолдану арқылы суды қосымша үнемдеуге мүмкіндік береді. Бұл сұр суды сақтау және тазалау арқылы жүзеге асырылады, содан кейін оны ішуге жарамсыз су көзі ретінде қайта пайдалануға болады. Егер желіден тыс үйде кәріз жүйесі болмаса, ағын су жүйесі де міндетті түрде болуы керек. Жергілікті ағын суды басқару әдетте сақтау және сіңіру арқылы жүзеге асырылады. Бұл сұр су мен қара суды тазарту үшін септикке немесе аэротенкке сақтауды қамтиды, ол сіңіру алаңына қосылады, ол судың жерге баяу сіңуіне мүмкіндік береді. Қалдық суды тазартудың тағы да қымбат әрі күрделі әдістері де бар, бірақ бұл қоршаған ортаны ластамай, ағын суды жоюдың сенімді және жиі қолданылатын тәсілі.
Қоршаған ортаға әсер ету және тұрақтылық
Электр желісінен тыс ғимараттар мен қауымдастықтар көбінесе жаңартылатын энергия көздеріне сүйенетіндіктен, электр желісінен тыс өмір салты әдетте қоршаған орта үшін жақсы және аз зиянды болып табылады. Гибридтік энергия жүйелері де қауымдастықтарға мемлекеттік инфрақұрылымға қосылудың тәуелділігі мен шығындарынан қанағаттандырып, тұрақты өмір сүрудің жолын ұсынады, бұл инфрақұрылым дамып келе жатқан елдерде сенімсіз болуы мүмкін. Қоршаған ортаға тигізетін жекелеген зиянды әсерлерге дизель генераторлары (парниктік газдар шығарады), батареялар (өндірісіне көп ресурстар жұмсалады және қауіпті болуы мүмкін) және қатты қалдықтар мен сарсудың табиғи ортаны ластауы жатады. Аталған мәселелердің қоршаған ортаға тигізетін теріс әсерін ескерсек те, электр желісінен тыс өмір салты, жаһандық жылу және климаттың өзгеруіне себеп болатын желіге қосылған ғимараттарды алмастырғанда, қоршаған ортаға тигізетін зиянды азайтуға көмектесетін тиімді мүмкіндік болып табылады.
Тұрақты қоғамдастықтар
Тұрақты желіден тыс қоғамдастық тұжырымдамасы, онда тұратын барлық адамның негізгі қажеттіліктерін ескеруі тиіс. Толыққанды өздігінен қамтамасыз ету үшін қоғамдастық өзінің барлық электр қуатын, тағамын, баспанасын және суын өндіруі керек. Жаңартылатын энергияны қолдану, жергілікті су көзін пайдалану, тұрақты егіншілік және тік бау-бақша технологияларын қолдану – қоғамды желіден ажырату үшін маңызды шарттар. Эрик Вичманның жақындағы тұжырымдамалық дизайны барлық бұл технологияларды біріктіретін көп отбасылық қоғамдастықты көрсетеді, осы арқылы өздігінен қамтамасыз ететін аудан құрылады. Қоғамды дамыту үшін, алғашқы модель бойынша жаңа аудандарды қосу жеткілікті. Өзін-өзі қамтамасыз ететін қоғамдастық, қалдықтарды және көміртегі ізін басқару арқылы қоршаған ортаға тигізетін зиянын азайтады.
Экономикалық есеп
Егер желілік теңдікке қол жеткізілсе, желіден сатып алудың орнына өз электр қуатын өндіру арзанға түседі. Бұл жабдықтардың құнына, жаңартылатын энергия көздерінің болуына және желіге қосылу құнына байланысты. Мысалы, кейбір шалғай аймақтарда желіге қосылу тым қымбатқа түседі, нәтижесінде желілік теңдікке бірден қол жеткізіледі. Бұл көбінесе тек кейде ғана пайдаланылатын тұрғын үйлерге, мысалы, демалыс үйлеріне жасалады, дәстүрлі желілерге қосылудың жоғары бастапқы құнын болдырмау үшін. Басқа адамдар сыртқы желілердің құны тым жоғары болғандықтан немесе оларға қашықтық тым алыс болғандықтан, мұндай үйлерде тұруды таңдайды. Ник Розеннің "Желіден тыс қалай өмір сүруге болады" атты кітабында желіден тыс өмір сүрудің жеті себебі келтірілген. Ең бастысы – ақша үнемдеу және көміртегі ізінің мөлшерін азайту. Басқаларына мұнай экономикасының құлдырауына дайындалатындар және ауылдық жерлерге қайта өмір беруді көздейтіндер жатады.
Маргиналды қауымдарға желіден тыс электр қуаты
Электр энергиясының сенімді орталықтандырылған жүйелері қоғам мен экономиканы нығайтатын тұрақты электрмен жабдықтауды қамтамасыз етті. Электр энергиясы өнімділікті арттыру, білім алу және үйде гигиеналық жағдайларды жақсарту мүмкіндіктерін ұсынады, мысалы, ластаушы биомасса отынын пайдаланбай тамақ пісіру. Бірақ 2016 жылы әлемдегі халықтың 20 пайызы осы мүмкіндіксіздіктен мәһрүм болды. Қазіргі кездегі электр желісінің жеткіліксіз жағдайын жойып, барлыққа қолжетімді ету үшін 17 триллион АҚШ доллары және 30 жыл қажет болады деп болжанып отыр, тіпті ең қатаң жоспар бойынша. Зерттеушілер орталықтандырылған энергия инфрақұрылымының болмауы климаттың өзгеруі мен ауа райының күрт өзгеруіне байланысты өнімділік пен мүлікке келтірілетін зиянды азайтуға мүмкіндік бермейді деп санайды. Сонымен қатар, орталықтандырылған электр энергиясын өндіру мен таратудың артықшылықтары, табиғи отынға негізделген генерацияның салдарынан климаттың нашарлауы, ауа райының экстремалды құбылыстары мен электрондық манипуляцияларға бейімділік, сондай-ақ күрделі жобалау және реттеу процестеріне байланысты төмендеп барады. Бұл қаупін болдырмау үшін желіден тыс жүйелер қабылдаушы қоғамдардың мәдени құрылымын, құндылықтарын және әдет-ғұрыптарын ескеруі керек. Желіден тыс электр жүйелері жеке тұрғын үйлерді немесе микрожелі деп аталатын ортақ жүйеде біріктірілген қоғамдарды қуатпен жабдықтауы мүмкін. Олар жаңартылатын энергия көздерінен немесе дәстүрлі қазба отынынан қуат алады. Кенияда Мпекетони қалашығы 1994 жылы дизельдік микрожелілік жобаны (Мпекетони электр энергиясы жобасы [MEP]) іске қосты, оған шамамен 40 000 АҚШ доллары жұмсалды. Кейіннен ол 105 тұрғын үйге және 116 коммерциялық, білім беру, мемлекеттік және денсаулық сақтау нысандарына қызмет көрсетуге дейін өсті. MEP электр қуатымен жұмыс істейтін құралдарды пайдаланатын шеберлердің өнімділігі артып, олардың тауарларының құны төмендеді, нәтижесінде бағаларын төмендету қажет болды. Бірақ сатылымның жоғары көлемі ақырында бұл шығынды өтеді. MEP электр энергиясы ауыл шаруашылығы өнімдерін сақтауға және бұлақтардан су соруға мүмкіндік берді, бұрын күніне бірнеше сағат су тасыған студенттерге сол уақытты кешкі уақытта электр жарығымен оқуға жұмсауға мүмкіндік туды. MEP электр энергиясы жергілікті мектептерде оқу сағаттарын ұзартуға және электр жарығы мен сорғыланатын су арқылы санитарлық жағдайды жақсартуға да септігін тигізді. MEP желіден тыс жобасы қоғам мүшелері үшін көптеген тікелей және жанама пайдалар әкелді. MEP электр энергиясын пайдалануды насихаттағандықтан және қоғам оны пайдалану үшін шамалы төлем жасауға мүмкіндік алғандықтан, жоба алғашқы он жыл ішінде өзінің 94 пайызын өтеді.
Баламалармен байланыс
Желіден тыс энергия өндірісі кейде тұрақты инфрақұрылымды дамытуға кедеріс келтіруі мүмкін, мысалы, су өндіру құрылғылары және тұрақты су құбыры желілері сияқты. Алайда, желілер көбінесе айтарлықтай тиімдірек, нәтижелірек немесе қажетті болуы мүмкін – мысалы, тұрақты энергия үшін ақылды және супер желілердегідей. Сондықтан, олар автономды қауымдастықтардың баламаларын дамыту үшін, апат жағдайларында, уақытша көшіру кезіндегі гуманитарлық көмек көрсету үшін және ұзақ мерзімді инфрақұрылымды дамытуға бастапқы қолдау беру үшін үлкен ауқымда ғана пайдалы болуы мүмкін.
Жердегі зертханалар желіден тыс білім беру ортасы ретінде
Жердегі зертханалар студенттерге желіден тыс технологиялар мен әдістерді үйрену үшін сыртқы оқу ортасын ұсынады. Жер зертханасында студенттер пермакультура, фотовольтаика, жаңбыр суын жинау, мал өсіру, компосттау, базарлық бағбандарық, биокөмір жүйелері, метанды ыдырату қондырғылары, ракеталық жылу пештері, егіншілік, экология және желіден тыс тұжырымдамалардың көптеген түрлерін зерттей алады. Мемлекеттік мектептер, жекеменшік мектептер, чартерлік мектептер және үйден оқытатын балалар тұрақтылық, тәуелсіздік және экологиялық жүйелер туралы білім беру үшін жер зертханасы ортасын пайдаланудан үлкен пайда көре алады.