Кіріспе
Шағын көлемде жылу және электр қуаты өндіру
Микрогенерация – дәстүрлі орталықтандырылған электр желісіне балама немесе қосымша ретінде, "төмен көміртекті көзден" жылу немесе электр қуатын шағын көлемде өндіру. Микрогенерация технологияларына шағын жел турбиналары, микро гидро, күн энергиясын пайдаланатын фотоэлектрлік жүйелер, микробиалды отын жасушалары, жер асты жылу сорғылары және шағын жылу-электр станциялары жатады. Бұл технологиялар көбінесе бір генераторға негізделген жүйеге қарағанда артық өнімділік пен төмен шығындарды ұсынатын гибридтік қуат шешімін құру үшін біріктіріледі.
Тарих
АҚШ-та микрогенерацияның бастауы 1973 жылғы мұнай дағдарысы мен Йом Киппур соғысымен байланысты, бұл жаңаруларға ықпал етті. 1979 жылғы 20 маусымда Ақ үйге 32 күн панелі орнатылды. Күн панельдері 7 жылдан кейін Рейган әкімшілігі кезінде демонтаждалды. Күн энергиясын пайдаланып су жылыту 1900 жылға дейін бар еді, ал "алғашқы практикалық күн батареясы 1954 жылы Bell Labs тарапынан жасалды". "Делавэр университеті 1973 жылы "Solar One" деп аталатын алғашқы күнмен жабдықталған ғимараттардың бірін салды. Құрылыс күн энергиясының жылулық және фотоэлектрлік түрлерінің үйлесімімен жүзеге асырылды. Ғимаратқа күн панельдері орнатылмады, оның орнына күн энергиясы шатырға енгізілді."
Электр станциясы
Электр энергиясын өндіру орнатылымынан (мысалы, жел турбинасы және күн панелі) басқа, энергияны сақтау және қуатты түрлендіру инфрақұрылымы, сондай-ақ қалыпты электр желісіне қосылу әдетте қажет болады және/немесе көзделеді. Қалыпты электр желісіне қосылу міндетті емес болғанымен, қаржылық өтемақы жүйелері арқылы шығындарды төмендетуге көмектеседі. Дегенмен, дамып келе жатқан елдерде осы жабдықтың бастапқы құны көбінесе тым жоғары болғандықтан, баламалы құрылымдарды таңдаудан басқа амал қалмайды.
Вибро-жел қуаты
Жел энергиясының тербелісін электр энергиясына айналдыратын жаңа жел энергиясы технологиясы әзірленуде. Бұл энергия, Vibro Wind технологиясы деп аталады, ол әдеттегі жел турбиналарына қарағанда нашар күшті желдерді де пайдалана алады және оны кез келген жерге орналастыру мүмкін. Прототиптің бірі көбіктен жасалған тербелістермен жабдықталған панельден тұрды. Механикалық энергияны электр энергиясына айналдыру пьезоэлектрлік түрлендіргіш арқылы жүзеге асырылады – бұл құрылғы керамикадан немесе полимерден жасалған және қысымға ұшырағанда электрондарды бөліп шығарады. Бұл прототипті Корнелл университетінің механикалық және аэрокосмикалық инженерия профессоры Фрэнсис Мун басқарды. Мунның Vibro Wind технологиясы бойынша жұмысын Корнелл университетінің Тұрақты Даму Орталығы қаржыландырды. Vibro жел қуаты әлі коммерциялық түрде қолдануға дайын емес және бастапқы даму сатысында. Бұл жаңа бағытты коммерцияландыру үшін маңызды прогресс қажет.
Шығындар
Таңдалған нұсқаға (қаржылық өтемақы схемасы, электр станциясы, қосымша жабдықтар) байланысты бағалар өзгеруі мүмкін. Practical Action мәліметінше, ең соңғы шығындарды үнемдейтін технологияларды (кабельдік жиынтықтар, дайын тақталар, арзан өздігінен жасалған электр станциялары, мысалы, өздігінен жасалған жел турбиналары) пайдаланатын үйдегі микрогенерация арқасында үй шаруашылығының шығындары өте төмен болуы мүмкін. Шындығында, Practical Action дамушы елдердегі ауыл шаруашылығымен айналысатын көптеген үйлер айына электр энергиясына 1 доллардан да аз жұмсайтынын атап көрсетеді. Дегенмен, егер мәселелер экономикалық тұрғыдан тиімсіз шешілсе (көбірек коммерциялық жүйелер/тәсілдерді пайдалану арқылы), шығындар күрт артады. Бірақ, көп жағдайда, жаңартылатын электр станцияларында микрогенерацияны пайдалану арқылы қаржылық пайда әлі де мүмкін болады; көбінесе 50-90% аралығында, себебі жергілікті өндірісте ұзақ қашықтықтағы электр желілерінде электр энергиясын тасымалдаудан немесе трансформаторлардағы Джоуль эффектісінен болатын энергия жоғалтулары болмайды, мұнда энергияның 8-15% жоғалады. Ұлыбританияда үкімет осы технологияларды орнатуға көмектесу үшін гранттар мен кері төлемдер ұсынады. Кәсіпорындар орнатудың толық құнын салық салынатын табыстан есепке ала алады, ал үй иелері өндірілген және ұлттық желіге қайтарылған электр энергиясының әр кВт сағатына белгілі бір мөлшерде грант немесе төлем алады. Қоғамдық ұйымдар 200 000 фунт стерлингке дейін грант ала алады. Ұлыбританияда Микрогенерация сертификаттау схемасы Микрогенерация орнатушылар мен өнімдеріне бекітуді қамтамасыз етеді, бұл «Тариф бойынша төлемдер» және «Жаңартылатын жылуға ынталандыру» сияқты қаржыландыру схемаларының міндетті талабы болып табылады.
Желілік теңдік
Желілік теңдік (немесе розеткалық теңдік) – баламалы энергия көзінің электр қуатын деңгейленген энергия құны (LCOE) электр желісінен электр сатып алу бағасынан кем немесе тең болатын деңгейде өндіре алуымен туындайды. Желілік теңдікке қол жеткізу – энергия көзінің субсидиялар немесе мемлекеттік қолдаусыз кеңінен дамуға талапкер болатын шегі ретінде қарастырылады. Осы энергия түрлеріне толық масштабты көшу, олар желілік теңдікке жеткен кезде жүзеге асады деп кеңінен сенеді. Желілік теңдікке кейбір аймақтарда құрлықтағы жел энергетикасы үшін 2000 жылға қарай, ал күн энергетикасы үшін Испанияда 2013 жылы қол жеткізілді.
Ішкі өзін-өзі қамтамасыз ету
Микрогенерацияны өздігінен қамтамасыз ететін үйдің бөлігі ретінде енгізуге болады және әдетте басқа технологиялармен толықтырылады, мысалы, үй шаруашылығында азық-түлік өндіру жүйелері (пермакультура және агроэкожүйе), жаңбыр суын жинау, компосттау дәретханалары немесе тіпті күлгін суды толыққанды тазарту жүйелері. Үй шаруашылығындағы микрогенерация технологияларына мыналар жатады: фотоэлектрлік күн жүйелері, кішкентай жел турбиналары, шағын жылу-электр станциялары, биодизель және биогаз. Жеке генерация электр энергиясын өндіруді орталықтандырмайды, сонымен қатар артық энергияны біріктіруді орталықтандыруы мүмкін. Оларды сатып алуға болса да, күн сәулесінен жасалған черепица мен панельдер қолжетімді. Алғашқы капиталдық шығын жоғары, бірақ ұзақ мерзімде үнемдеуге мүмкіндік береді. Тиісті қуат түрлендіру арқылы күн фотоэлектрлік панельдері басқа көздерден алынған электр энергиясымен бірдей электр құралдарын іске қоса алады. Суды күн энергиясымен жылыту – күн қуатын пайдаланудың тағы бір тиімді тәсілі. Ең қарапайым әдіс – күн сәулесіне (немесе қара пластиктен) жасалған қапты пайдалану. Оны күнге қойып, қыздыруға рұқсат етіңіз. Шапшаң жылы душ қабылдауға өте ыңғайлы. "Бредбокс" жылытқышын қайта өңделген материалдар мен негізгі құрылыс тәжірибесімен оңай құрастыруға болады. Ол төменгі және бүйір жағынан оқшауланған берік қораптың ішіне орнатылған бір немесе бірнеше қара цистерналардан тұрады. Қақпағы көлденең немесе бұрышты болуы керек, ең көп күн сәулесін ұстап тұру үшін жақсы жабылуы керек және мөлдір шыныдан (шыны, шыны талшығы немесе жоғары температураға төзімді қалыпталған пластиктен) жасалуы керек. Су цистернаның төменгі жағына кіреді, қызып, жоғары көтеріліп, үйге қайта жіберіледі. АҚШ және басқа елдерде микрогенерацияланған электр энергиясын ұлттық желіге сатуға рұқсат беретін заңдар бар.
Альберта, Канада
2009 жылдың қаңтар айында Альберта провинциясының Микрогенерация ережесі күшіне енді, бұл ереже Альберта тұрғындарына өздері экологиялық таза электр энергиясын өндіруге және осы энергияны электр желісіне жібергені үшін төлем алуға мүмкіндік береді.
Польша
2014 жылдың желтоқсан айында Польша үкіметі елдегі көмір станцияларының шығарындыларын азайту және Польшаның Ресей газына тәуелділігін азайту мақсатындағы микрогенерацияны, сондай-ақ Балтық теңізінде ірі жел электр станцияларын салуды көздейтін заң жобасына қарайды. Жаңа заң бойынша, 40 кВт дейін "жасыл" энергия өндіретін жеке тұлғалар мен шағын кәсіпорындар желіге қайтарған электр энергиясының нарықтық бағасының 100% төлемін алады, ал Балтық теңізінде ірі теңіздік жел электр станцияларын салған кәсіпорындар мемлекеттік субсидия алуға құқылы болады. Осы жаңа саясатты іске асыруға кеткен шығындар, тұрақты емес энергияны пайдалануға жаңа салық салу арқылы өтеледі.
Америка Құрама Штаттары
АҚШ-тың 50 штатында энергия өндіру саясаты тұрақсыз. Штаттардың энергетикалық саясаты мен заңдары орналасқан жеріне қарай айқын ерекшеленуі мүмкін. Кейбір штаттар энергия өндіруші компанияларға жалпы өндірілген электр энергиясының белгілі бір пайызын жаңартылатын көздерден алуды міндеттеген талаптар қойды. Осы мақсатта жаңартылатын көздерге жел, су электр станциясы және күн энергиясы жатады, бұл үлкен немесе шағын электр станцияларынан алынған болсын. Бұдан әрі, кейбір аймақтарда электр компаниялары осы талаптарды орындау үшін "жаңартылатын энергия көздері" бойынша аудармалы кредиттерге ие болуы керек. Осының салдарынан, АҚШ-тың кейбір аймақтарында электр компаниялары өз қызмет көрсету аймақтарындағы жаңартылатын энергияны өндіретін шағын электр станциялары жобаларының бір бөлігін қаржыландырады. Бұл төлемдер федералдық немесе штаттық жаңартылатын энергияға арналған табыс салығы бойынша қосымша жеңілдіктермен бірге беріледі. Басқа аймақтарда мұндай төлемдер мөлшері әртүрлі болуы немесе мүлдем қолжетімді болмауы мүмкін.
Ұлыбритания
Ұлыбритания үкіметі 2006 жылдың наурыз айында микрогенерация стратегиясын жариялады, бірақ көптеген сарапшылар оны көңілі толмағандықтарын білдірді. Керісінше, 2006 жылғы Климаттық өзгерістер және тұрақты энергетика заңы позитивті қадам ретінде қарастырылды. Бұрынғы схемаларды алмастыру үшін 2006 жылдың сәуірінде Сауда және өнеркәсіп департаменті (DTI) «Төмен көміртекті ғимараттар» бағдарламасын іске қосты, ол микрогенерациялық технологияларға инвестиция жасағысы келетін жеке тұлғаларға, қауымдастықтарға және кәсіпорындарға гранттар ұсынды. Бұл схемалар Энергетика және климаттық өзгерістер департаменті (DECC) ұсынған 2010 жылдың сәуірінен бастап электр энергиясын өндіруге арналған «Тармаққа қосылу тарифтері» арқылы таза энергияны қайтару және 2011 жылдың 28 қарашасынан бастап жаңартылатын жылуды өндіруге арналған «Жаңартылатын жылуға ынталандыру» жаңа ұсыныстарымен алмастырылды. «Тармаққа қосылу тарифтері» 5 МВт-тан төмен қуаттылықтағы, төмен көміртекті электр энергиясын өндіруді ынталандыруға бағытталған. Бұл тарифтер жаңартылатын энергияны пайдалануға міндеттеме берумен бірге жұмыс істейді, ол ірі масштабты жаңартылатын электр энергиясын өндіруді ынталандырудың негізгі механизмі болып қала береді. «Жаңартылатын жылуға ынталандыру» (RHI) жаңартылатын көздерден жылу өндіруді ынталандыруға арналған. Олар сондай-ақ 2011 жылдың желтоқсанынан бастап фотоэлектрлік тариф бойынша 21 пенге дейін және экспорттық тариф бойынша 3 пенге дейін ұсынады, бұл үй шаруашылығы электр энергиясы үшін қазір төлейтін ақысынан екі есе көп табыс табу мүмкіндігін береді. 2011 жылдың 31 қазанында үкімет «Тармаққа қосылу тарифін» 43,3 пен/кВт сағаттан 21 пен/кВт сағатқа дейін күрт төмендету туралы хабарлады, жаңа тариф 2011 жылдың 12 желтоқсанында немесе одан кейін жарамдылық мерзімі бар барлық жаңа күн энергиясы қондырғыларына қолданылады. Британдық белгілі саясаткерлердің үйлеріне микрогенерациялық қондырғыларды орнатуды жариялағандарының қатарында Консервативтік партияның жетекшісі Дэвид Кэмерон және Еңбек және ғылым министрі Малкольм Уикс бар. Бұл жоспарларға шағын ауқымды жел турбиналары да кірді. 2010 жылғы жалпы сайлауда премьер-министр болған Кэмероннан BBC One телеарнасының «The Politics Show» бағдарламасында 2006 жылдың 29 қазанында 10 Даунинг-стритке көшкен жағдайда да солай істейтіні туралы сұрақ қойылды. «Егер рұқсат берсе, иә», - деп жауап берді ол. 2006 жылғы желтоқсандағы Бюджет алдындағы есепте үкімет жеке пайдалануға арналған қондырғылардан артық электр энергиясын сатудан түскен табысқа табыс салығы емес екенін мәлімдеді. Осыған байланысты заңнама 2007 жылғы Қаржы заңына енгізілді.
Танымал мәдениетте
"The Mosquito Coast", "Jericho", "The Time Machine" және "Beverly Hills Family Robinson" сияқты бірнеше фильмдер мен телешоулар микрогенерацияға қатысымды жалпы халықтың қызығушылығын арттыруға зор үлес қосты. Instructables және Practical Action сияқты веб-сайттар микрогенерацияның бағасын төмендетіп, осы арқылы оның танымалдылығын арттыратын өздігінен жасау (DIY) шешімдерін ұсынады. OtherPower және Home Power сияқты мамандандырылған журналдар да практикалық кеңестер мен нұсқаулар береді.