На сегодняшний день во всём мире стремительно развивается сегмент возобновляемой энергетики. Наблюдается бурный рост этого направления и в РФ. ВИЭ широко применяются практически во всех сферах человеческой деятельности, кроме сельскохозяйственной индустрии. Хотя в этом секторе экономики есть огромный потенциал для её применения.

Ниже мы как раз рассматриваем одно из решений, которое поможет сэкономить значительные объёмы энергоресурсов при эксплуатации жилого здания и при этом добиться наилучших положительных результатов в выращивании растений и рыб. Данный проект можно тиражировать: применять, масштабировать, адаптировать как для больших холдингов, так и для частных предпринимателей.

Но, как всегда, существует ряд проблем, которые очень остро стоят перед любым начинанием в агробизнесе: дорогое содержание жилых автономных зданий и «умных» круглогодичных теплиц; традиционные источники энергии неэкологичны и зачастую отсутствуют на месте расположения объекта; дорогие земельные участки с коммуникациями и малое количество таких участков.

Для решения данных проблем нами была разработана полная концепция инновационного «БиоДома» и внедрена на одном из наших подсобных хозяйств.

Основные задачи разработанного проекта

1. Обеспечить возобновляемой энергией нужное строение в любом месте расположения без присоединения к магистральным энергосетям.

2. Значительно снизить или добиться полного отсутствия оплаты за энергоносители поставщикам.

3. Получить возможность выбрать любое место для расположения объектов: поле, берег реки, лесной массив, причём в любой климатической зоне.

4. Удешевить содержание жилых и производственных зданий и умных круглогодичных теплиц.

5. Отказаться от присоединения к сетям или же иметь возможность присоединиться к ним для сбросов своих излишков по «Закону о микрогенерации».

6. Собственный бизнес рядом с домом.

7. Продовольственная безопасность.

8. Выращивание как традиционных, так и экзотических растений.

9. Выращивание рыб.

10. Уменьшение вредных выбросов в атмосферу.

11. Возможность использования данного решения по другие задачи: зимний сад, зона отдыха и медитаций, досуг детей.

Используемые источники энергии, технологии и оборудование

Проект состоит из следующих элементов:

  • производство электроэнергии — фотоэлектрическая установка, гибридная система электроснабжения, резервный бензогенератор;
  • производство тепловой энергии — тепло грунта (пассивная система отопления/охлаждения от скважины), солнечная энергия (солнечные коллекторы, солнечные батареи), тепло биовегетария.

Разработанные системы, внедрённые в «БиоДоме»

1. Система пассивного отопления/охлаждения. Работает на принципе перемещения температуры из-под земли в помещение (Патент РФ №137793). Имеется низкотемпературная система отопления/охлаждения — фанкойлы.

2. Система нагрева ГВС и поддержки водяного отопления от различных источников энергии. Работает от солнечных коллекторов, солнечных батарей.

3. Система воздушного отопления.

4. Система выработки электроэнергии. Работает от солнечных батарей, резервного бензогенератора. Все источники электроэнергии подключены к гибридному инвертору с АКБ.

5. Система автоматизации освещения.

6. Система полива.

7. Система контроля температур, влажности и CO2.

8. Система видеонаблюдения.

9. Система контроля доступа.

Более детально о внедрённых системах

Система воздушного отопления грядок биовегетария работает полностью автономно, без участия человека и без присоединения к внутренней электросети.

Система воздушного отопления жилого модуля работает без непосредственного участия человека, использует тёплый воздух биовегетария и подключена к гибридной системе электроснабжения для работы вентиляторов.

Система охлаждения биовегетария — пассивная, работает в момент полива огорода от скважины; присоединена к гибридной системе электроснабжения для работы глубинного насоса и вентиляторов. Система вентиляции биовегетария работает полностью автономно, с использованием термопоршней. Система охлаждения жилого модуля — пассивная, работает в момент полива огорода от скважины; присоединена к гибридной системе электроснабжения для работы глубинного насоса и фанкойлов. Система низкотемпературного водяного отопления жилого модуля работает от гелиосистемы, солнечных батарей и гибридной системы электроснабжения для работы циркуляционного насоса и фанкойлов.

Система электроснабжения (свет, холодильник, телевизор, интернет, видеонаблюдение, контроллеры) функционирует от солнечных батарей, резервного бензогенератора через гибридную систему электроснабжения.

Система досветки «био-ледами» работает без участия человека от гибридной системы электроснабжения.

Система ГВС работает от гелиосистемы, солнечных батарей и гибридной системы электроснабжения.

Система полива (работает автоматически от гибридной системы электроснабжения).

Система контроля температуры, влажности и CO2 работает автоматически, собирает информацию для анализа от гибридной системы электроснабжения.

Система видеонаблюдения работает от гибридной системы электроснабжения.

Система контроля доступа работает от гибридной системы электроснабжения.

 

Решение «БиоДом» — три самостоятельных продукта

Продукт №1. «Умная» теплица — биовегетарий

Можно пристроить к любому существующему строению или же установить отдельно стоящим объектом. При пристройке необходимо соблюдать определённые требования. Наилучший вариант — это установка биовегетария с южной стороны здания. Если имеются окна и двери на самом здании, то необходимо учесть, на какую сторону они выходят и каким образом их можно использовать. Также необходимо найти наилучший вариант присоединения коммуникаций, если это потребуется.

Что же в этом случае даёт биовегетарий? Он является полноценной «умной» теплицей, в которой можно выращивать продукты питания круглый год с минимальными человеческими и энергетическими затратами. Биовегетарий:

  • улучшает теплоизоляционные характеристики здания;
  • обеспечивает помещение кислородом;
  • забирает из помещения CO2;
  • осуществляет поддержку отопления;
  • осуществляет ГВС;
  • улучшает качество жизни;
  • позволяет заниматься бизнесом, не удаляясь от дома;
  • позволяет минимизировать затраты на энергетическое содержание здания.

Продукт №2. Автономный жилой модуль

Это жилой дом с возможностью транспортировки в обычном режиме, без дополнительных разрешений и согласований с любыми службами.

Перед началом его создания все вопросы по планировке, отделке, оснащению, техникой и другие вопросы согласовываются с заказчиком. Потом он изготавливается в заводских условиях. Далее происходит его транспортировка и установка на подготовленное (определённое) заказчиком место.

После установки необходимо подключить к нему только:

  • воду (установить ёмкость для привозной воды или пробурить скважину);
  • канализацию (установить био-септик).

Также необходимо установить бензоили газогенератор на случай отсутствия солнечной активности. Всё прочее в жилом модуле уже предусмотрено. А именно:

  • гибридные солнечные коллекторы, которые готовят и горячую воду и горячий воздух для отопления;
  • солнечные батареи — для выработки электроэнергии;
  • низкотемпературные системы отопления/охлаждения, при наличии скважины возможна организация пассивной системы охлаждения, по нашей запатентованной системе.

Это решение может быть использовано: частными лицами (в качестве собственного жилья); коммерческими организациями (в качестве быстровозводимых, мобильных мест отдыха); строительными организациями (для мобильного проживания строителей и обслуживающего персонала). Также возможны создание быстровозводимых городков в случае чрезвычайных ситуаций (кратковременное переселение, содержание людей) и организация военных госпиталей в случае военных ситуаций.

Автономный жилой модуль возможно устанавливать практически в любом месте. В горах, у реки, на берегу моря. И при этом не отказываться от комфортного проживания, не присоединяться к внешним коммуникациям и сетям общего пользования. Хотя если они есть, можно к ним присоединиться. При этом большой плюс — не нужно тратить много времени на строительство, общение со строителями и прорабами. То есть можно всё согласовать и получить желаемый вариант в утверждённые сроки.

В целом, предлагаемое решение — это мобильный, автономный модуль с широким спектром использования.

Продукт №3. Объединение двух описанных выше продуктов

Получается полноценный, многофункциональный «БиоДом», в котором условия для проживания намного комфортнее, чем в обычных домах, по следующим многочисленным причинам:

отслеживается качество воздуха, из него забирается углекислый газ и направляется в биовегетарий, а обратно отправляется чистый кислород, вырабатываемый растениями;

  • выращиваются продукты питания без химических удобрений, а используются только экологически безопасные и биологически чистые удобрения — отходы жизнедеятельности рыб;
  • выращивается пища для семьи, а все излишки могут быть реализованы и принести дополнительный доход семье;
  • практически всё автоматизировано и участие человека сведено до минимума;
  • растения позволяют гармонично развиваться детям, которые приучаются к бережному отношению к природе;
  • происходит уменьшение выбросов в атмосферу углекислого газа или же оно сводится к нулю;
  • затраты на содержание здания практически отсутствуют, что позволяет семье экономить средства и уменьшить себестоимость выращенной продукции;
  • молодой семье возможно получить небольшой, легкодоступный кредит и построить собственное жилье, которое ещё и даёт возможность зарабатывать денежные средства;
  • молодая хозяйка может успевать следить за младенцем и выращивать экологически чистые продукты питания;
  • можно выращивать круглогодично многие экзотические культуры;
  • можно заниматься оздоровлением и принимать гостей на отдых;
  • возможно улучшение проекта в техническом и творческом плане до бесконечности, было бы желание.

Системы, установленные в данном решении, позволяют осуществлять постоянный контроль и собирать информацию, чтобы была возможность провести анализ эксплуатации и принять необходимые меры для внесения поправок, если таковые понадобятся.

На рынке существуют подобные предложения. Но при детальном их изучении выяснилось, что не все так работает, как описывается.

Поэтому мы и решили, применяя свой опыт и ноу-хау, построить и поэксплуатировать некоторое время наш «БиоДом», а потом описать уже готовый отработанный комплекс мероприятий, необходимых для круглогодичной, полноценной работы биовегетария и жилого модуля. Наш «БиоДом» прошёл испытания зимними холодами, и у нас в нём всё осталось расти и развиваться. Это экзотические растения — папайя, маракуйя, питахайя, лимоны. А также малина, клубника, ежевика, помидоры, салат. При этом система отопления от внешних сетей полностью отсутствовала.

Таким образом мы пережили зиму, сохранили все растения и ни одного ватта на отопление не взяли из сетей. Применяли дополнительную досветку «био-ледами», чтоб увеличить световой день для имеющихся растений. И уже в марте мы употребляли в пищу собственные салаты, а апреле — собственную клубнику, ежевику. Лимон нам дал плоды, но они ещё не поспели. Также и маракуйя уже показала свои плоды, и мы ждём, когда уже можно будет употребить их в пищу.

Всё это время мы удобряли растения отходами жизнедеятельности рыб (завели несколько десятков особей африканского сома, поместили его в ёмкости и раз в несколько дней меняли воду и поливали ей растения).

Значение решения в масштабах страны

Предлагаемое решение работает на выполнение планов государства. В частности, в «Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации», утверждённой Указом Президента РФ от 21 января 2020 года №20 «Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации», сказано:

«7. В развитие положений Стратегии национальной безопасности Российской Федерации национальными интересами государства в сфере продовольственной безопасности на долгосрочный период являются:

в) устойчивое развитие и модернизация сельского и рыбного хозяйства и инфраструктуры внутреннего рынка».

Кроме того, проект способствует выполнению Федерального закона от 23 ноября 2009 года №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

Награда

Проект «БиоДом» занял первое место в VIII Международном конкурсе «Малая энергетика — большие достижения» в номинации «Инновационная разработка в сфере энергетики».