Согласно расчетам, если ничего не предпринять сейчас, к 2100 г. среднегодовая температура вырастет на 2 °С. Расчеты базируются на темпах роста температуры за последние сто лет и объемах выброса оксида углерода (CO2) и других парниковых газов (водяной пар, метан, закись азота, хлорсодержащие вещества), не менее опасных с точки зрения глобального потепления, чем углекислый газ. Так, парниковый эффект от воздействия одной молекулы CH4 во много раз сильнее, чем от молекулы CO2, поэтому с климатической точки зрения сжигание природного газа предпочтительней его попаданию в атмосферу. Предыстория Новый Закон не стал для немцев большой неожиданностью. Все началось с принятия 7 декабря 1991 г. Закона о распространении полученной из возобновляемых источников электроэнергии по общим национальным сетям (Stromeinspeisungsgesetz). Закон дал возможность небольшим компаниям, которые в основном и занимались производством такой электроэнергии, продавать свой продукт наравне с крупными предприятиями энергоснабжения, которые до этого блокировали или жестко ограничивали всяческие посторонние вливания в принадлежащие им сети. Закон также предусматривал возмещение некоторых расходов, связанных с производством более дорогостоящей экологически чистой электроэнергии. Результатом принятия Закона стал «ветряной бум», т.к. с учетом обещанной федеральным правительством компенсации производство электроэнергии с помощью ветрогенераторов превратилось в выгодный бизнес. Использование солнечной энергии, требующее более дорогих технологий, на окупаемость тогда выйти не смогло.1 апреля 2000 г. Закон о распространении электроэнергии был заменен Законом о возобновляемых источниках энергии, в который добавились геотермальная энергия и дополнительное стимулирование малых предприятий. На рубеже 2003–2004 гг. по результатам программы «100000 крыш», проводимой в 1999–2003 гг. и заключавшейся в льготном кредитовании желающих установить в своем доме солнечный коллектор, в закон было внесено изменение, касающееся стимулирования солнечной энергетики. Очередная версия Закона о возобновляемых источниках энергии вступила в силу 1 августа 2004 г. Среди основных моментов следует отметить изменение размера компенсаций (в частности, производители ветряной энергии стали получать меньше) и улучшение юридического положения производителей энергии из возобновляемых источников по отношению к владельцам электрических сетей (например, отмена необходимости в заключении договора).Новая, принятая 6 июня 2008 г. и вступившая в силу 1 января 2009 г. редакция Закона ставит целью увеличение доли альтернативной энергии в общем потреблении на 25–30 %.Область получения тепла для нужд отопления и водоснабжения в рамках этого проекта регулирует «Закон об использовании возобновляемых источников энергии для получения тепла» (ErneuerbareEnergienWa..rmegesetz, сокращенно EEWa..rmeG). Согласно этому Закону, все вновь построенные здания: частные и муниципальные, жилые и промышленные, большие и маленькие — должны в обязательном порядке хотя бы частично покрывать свое энергопотребление из альтернативных источников. Исключение делается лишь тем, кто успел до 1 января 2009 г. получить разрешение на строительство — для них Закон к исполнению необязателен. С начала 2000 г. в рамках программы стимулирования рынка (Marktanreizprogramm, сокращенно MAP) правительство Германии потратило на развитие альтернативной энергетики 7,7 млрд евро (данные на май 2008 г.). Для реализации нового масштабного госпроекта с 2009 по 2012 гг. будет ежегодно вы деляться до 500 млн евро. В результате в стране к 2020 г. планируется удвоить объем использования возобновляемых источников для нужд отопления и прочего нагрева с 6,5 до 14 %, а выбросы углекислого газа, соответственно, сократить на 40 %.Получать энергию для дома, согласно вновь принятому Закону, необходимо из следующих источников (можно выбрать один или несколько): ❏ категория 1: солнечная энергия (минимум 15 % от общего объема требуемой энергии); ❏ категория 2: биогаз (минимум 30 % от общего объема требуемой энергии); ❏ категория 3: геотермальная энергия, энергия воды и воздуха, твердое и жидкое биотопливо (минимум 50 % от общего объема требуемой энергии).Причем производить эту энергию можно как самостоятельно, так и пользоваться произведенной на специализированных тепло и электростанциях. Солнечная энергия Наиболее распространенный способ — это получение энергии с помощью фотоэлементов. Для этих целей применяются плоские солнечные коллекторы, устанавливаемые, как правило, на крыше. Коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поглощающий элемент называется абсорбером, он связан с теплопроводящей системой. Прозрачный элемент обычно выполняется из закаленного стекла с пониженным содержанием металлов. Чем больше падающей энергии передается теплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность. Повысить ее можно, применяя специальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасном спектре. Стандартным решением повышения эффективности коллектора стало применение абсорбера из листовой меди из-за ее высокой теплопроводности. Нагретый теплоноситель подается в теплообменник (змеевик) накопительной емкости, где отдает тепло воде контура отопления или водоснабжения. Солнечные коллекторы используют и в рамках водоподготовки для удаления солей (солнечное опреснение).К участию в немецкой программе по использованию возобновляемой энергии принимаются лишь солнечные коллекторы, имеющие отметку о сертификации Solar Keymark. Для выполнения условий по обеспечению здания альтернативной энергией достаточно оснастить коллекторами 0,04 м2 крыши на каждый 1 м2 площади для одного-двух квартирных домов или 0,03 м2 крыши на каждый 1 м2 площади — для более крупных зданий. Например, семья, проживающая в собственном доме общей площадью 100 м2, должна приобрести коллектор площадью 4 м2. Биогаз Биогаз представляет собой продукт сбраживания органических отходов (биомассы) и является смесью метана и углекислого газа. Разложение биомассы происходит под воздействием определенных бактерий. Сырьем для производства биогаза могут служить отходы сельского хозяйства как растительного, так и животного происхождения, отходы производства и переработки пищевых продуктов, канализационные стоки, от ходы производства биодизеля, муниципальные отходы (свалочный газ), отходы разработки полезных ископаемых (рудничный газ). Биогаз производится, в основном, в промышленных метатенках методом анаэробного сбраживания, свалочный газ образуется в заполненных мусором герметичных котлованах, рудничный газ выделяется как побочный продукт при разработке каменноугольных, металлических и каменносоляных рудников. Состав получаемого на выходе биогаза зависит от состава исходного материала и включает от 40 до 87 % метана, от 13 до 50 % углекислого газа и незначительные примеси водорода и сероводорода. После очистки биогаза от СО2 получается биометан — полный аналог природного газа, отличие только в происхождении. Производство и использование биогаза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу (правда, при одновременном повышении выбросов углекислого газа). Геотермальная энергия Геотермальные ресурсы — это тепловая энергия твердой, жидкой и газообразной фаз земной коры, которая может быть эффективно извлечена и использована. Геотермальная теплота представляет собой, пожалуй, самый крупный источник энергии, которым в настоящее время располагает человечество. Ученые оценивают температуру ядра Земли в тысячи градусов Цельсия, поэтому значительная часть поверхности Земли обладает большими запасами геотермальной энергии вследствие вулканической деятельности, радиоактивного распада, тектонических сдвигов и наличия участков магмы в земной коре. Современная наука научилась извлекать тепло земной коры не только из гейзеров, но и из грунта: с помощью грунтовых коллекторов (горизонтальные теплообменники, уложенные «змейкой» неглубоко под землей) или грунтовых зондов (вертикальные теплообменники, уложенные в скважины). Нагретый в коллекторах на несколько градусов теплоноситель подводится к теплообменнику, способному это тепло отобрать за счет использования цикла Карно (циклическое сжатие и расширение хладагента — по такой схеме сконструирован холодильник) и использовать для нужд отопления или нагрева воды. Теплообменник называется «тепловой насос». Поскольку для работы компрессора необходимо электричество, эффективность современных тепловых насосов оценивают примерно как 1:3,0–3,5 (на 1 единицу затраченной энергии — 3–3,5 единицы полученной). Энергия воды Чаще всего под гидроэнергией понимается энергия падающей воды, извлекаемая на гидроэлектростанциях. Но это не единственный способ: современные тепловые насосы, о которых рассказывалось выше, умеют извлекать тепло из воды, даже очень холодной. В этом случае коллектор укладывается на дно незамерзающего водоема. Кстати, в случае использования водо-водяного теплонасоса полученная энергия классифицируется как геотермальная. Энергия воздуха Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью: так, в конце 2008 г. общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 120 ГВт, увеличившись в шесть раз по сравнению с 2000 г. Современные ветрогенераторы работают при скоростях ветра от 3–4 до 25 м/с. С помощью ветрогенераторов возможно получение не только электрической энергии промышленного качества, но и постоянного или переменного тока с последующим преобразованием его с помощью ТЭНов в тепло для обогрева жилья и получения горячей воды. Воздух можно также использовать в качестве источника тепла и отобрать это тепло при помощи теплового насоса. Забор «теплоносителя» может осуществляться с улицы, из системы вентиляции или непосредственно из помещения (это имеет смысл, если помещение неоправданно сильно нагревается, например, прачечная или котельная). Твердое биотопливо Под твердым биотопливом понимаются дрова, пеллеты (топливные гранулы), щепки и опилки. Экологический смысл использования такого вида энергоносителей в том, что при сжигании биомассы на электростанции в атмосферу выбрасывается только тот СО2, который был поглощен растением во время роста. Твердое биотопливо получают из древесных отходов и отходов сельского хозяйства, а также выращивают в энергетических лесах, состоящих из быстрорастущих деревьев и кустарников и высаживаемых специально для энергетических нужд. В умеренной климатической зоне для энергетических лесов наиболее подходят разновидности быстрорастущих сортов тополя (волосистоплодного и канадского) и ивы (корзиночной и козьей), а в южной части Европы — акации и эвкалипта. Период ротации растений в таких лесах — 6–7 лет. Согласно оценкам, Германия может ежегодно производить в энергетических лесах до 20 млн м3 древесины. Сжигание твердого биотоплива допускается новым немецким Законом лишь в теплоагрегатах, отвечающих требованиям по эмиссии вредных веществ и обладающих высоким КПД. Жидкое биотопливо Новый немецкий Закон позволяет использовать в качестве энергоносителей жидкое биотопливо, в основном биодизель, который производится из жирных или эфирных маслов растений (рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло, или любое другое маслосырец, а также отходы пищевой промышленности) или водорослей. Как показали исследования, биодизель подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99 % биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьем для производства масла, за весь период его жизни. Биодизель в сравнении с обычным дизельным топливом почти не содержит серы. Немецкое правительство рекомендует использовать жидкое биотопливо в комплекте с высокоэффективными конденсационными котлами, хотя это пока и не является обязательным. Альтернативы В случаях, когда использование возобновляемых источников энергии по каким-либо причинам невозможно, нецелесообразно или нежелательно, Закон разрешает предпринять другие климато-сберегающие меры, такие как использование тепла отходящих газов (установка экономайзеров, замена обычных отопительных котлов конденсационными) и улучшение теплоизоляции своего дома (необходимое снижение энергопотребления в результате утепления — не менее 15 %). ❏