Умному дому — «зеленое» энергоснабжение
Рынок умных домов развивается рука об руку с сегментом малой «зеленой» энергетики. И это вполне логично, ведь домовладельцы по всему миру устанавливают системы «умный дом» не только для того, чтобы сделать свои жилища более комфортными и безопасными. Не менее важная причина — стремление экономить на электричестве. В этом смысле использование возобновляемых источников энергии хорошо укладывается в общую идею умного дома. Так, в США около четверти владельцев умных домов рассматривают возможность установки в своих домохозяйствах солнечных батарей или небольших ветрогенераторов, выяснили исследователи из университета штата Колорадо. Эксперты отмечают, что с появлением новых продуктов для «зеленой» энергетики процент таких домохозяйств будет только расти, и этот тренд виден уже сейчас.
Например, не успела компания Tesla открыть прием предзаказов на кровельную черепицу со встроенными солнечными батареями, как клиенты раскупили ее на год вперед. «Солнечная» крыша Tesla представлена в четырех стилях — «тосканская черепица», «натуральный сланец», «гладкое стекло» и «текстурированное стекло». Два последних доступны для заказа с мая 2017-го. Основатель Tesla Илон Маск утверждает, что новый кровельный материал прослужит гораздо дольше, чем обычная крыша — 50 лет вместо 20. Если расценки на электричество в США сохранятся на нынешнем уровне, то за 30 лет кровля из «солнечной» черепицы площадью чуть больше 185 кв. м даст экономию $64 тыс.
Но Tesla — далеко не единственная компания, которая стремится развивать продукты для «зеленой» энергетики, которые можно использовать в умных домах. Ниже — краткий обзор умных энергетических новинок, появившихся на рынке в последнее время.
Умный «солнечный» дом под ключ
В сентябре 2016-го компания SunCulture представила решения SolPad и SolPad Mobile. Эксперты считают их лучшими новинками этого года в области зеленых энерготехнологий.
SolPad — это солнечная панель, аккумулятор, инвертор, а также управляющее программное обеспечение в одном корпусе, предназначенном для монтажа на крыше дома. Батарея расположена на задней стенке панели. В ней используется литий-ионный аккумулятор не на жидком электролите, как, например, у аккумуляторных батарей Tesla Powerwall, а на твердом. Как утверждает компания, такой электролит не столь огнеопасен и имеет больший диапазон рабочих температур. Кроме того, батарея на твердом электролите прослужит дольше, чем стандартный литий-ионный аккумулятор.
Солнечные панели SolPad стыкуются как детали детского конструктора с помощью приспособления под названием Connect. Самая последняя панель в такой связке подключается к обычной домашней электрической розетке: никакой специальной проводки в доме не требуется.
Каждая панель SolPad может подавать электроэнергию в домашнюю электросеть, в энергосеть общего пользования или во встроенный аккумулятор — все зависит от настроек, выбранных домовладельцем. Умный инвертор FlexGrid переводит дом в режим автономного энергоснабжения, если обнаруживает сбой в подаче питания из общей сети.
Аккумулятор каждой солнечной панели выдает 0,5 кВтч электроэнергии. Кроме того, под заказ можно установить более мощную батарею (до 1 кВтч). В общей сложности собранная система SolPad способна генерировать около 12,5 кВт*ч энергии.
В дополнение к панелям компания SunCulture предлагает умное реле для розеток SolControl. Для бытовых приборов с большой потребляемой мощностью, например водонагревателей, предусмотрено другое реле — SolControl Breaker. Оба устройства вставляются в обычные электрические розетки и превращают их в умные. Благодаря SolControl домовладельцы получают возможность удаленно управлять всеми домашними электрическими приборами. Каждое реле «общается» с солнечными панелями через беспроводное соединение с помощью программного обеспечения SolControl.
Программа SolControl выдает подробную информацию о том, сколько электроэнергии производит каждая солнечная панель, каков запас энергии в данный момент в ее аккумуляторе и сколько потребляет каждое устройство в доме. Полезная функция — возможность направлять электроэнергию от отдельных панелей к конкретным домашним устройствам, приборам или комнатам. Приложение также напоминает пользователю о том, что он, например, забыл выключить электроприбор, уходя из дома.
По заверению производителя, при установке «умной» энергоэффективной системы SolPad можно сэкономить на 50% больше электроэнергии по сравнению с конкурирующими продуктами.
Мобильная энергоэффективность
Как уже упоминалось, модельный ряд компании SunCulture включает еще одно решение: портативную солнечную панель SolPad Mobile. Она достаточно компактна, чтобы человек мог его легко поднять и перенести. На задней стенке — порт для подключения к обычной электрической розетке, через которую панель снабжает энергией электросеть здания, разъем для подключения к другому устройству SolPad, а также несколько USB-портов для зарядки телефонов и других гаджетов.
Любое количество панелей SolPad Mobile можно легко соединить друг с другом и сформировать импровизированную солнечную микроэлектростанцию.
Кроме того, SolPad Mobile способна «общаться» с пользователем. В панели установлено программное обеспечение и чувствительная к нажатию область. Нажав на нее, можно получить голосовые инструкции о том, как лучше сориентировать устройство относительно солнца, узнать, сколько электроэнергии панель производит в данный момент, и какой заряд остался в аккумуляторах.
Основной рынок для SolPad Mobile — страны, где есть проблемы с электроснабжением. На удаленных территориях без электрификации эта система может стать надежным источником электроэнергии для зарядки мобильных устройств и освещения территории. А в дачных домах, подключенных к ненадежным электросетям, SolPad Mobile станет резервным источником питания на случай перебоев с энергоснабжением. Другие способы применения — подача электроэнергии в полевые госпитали на территориях, пострадавшей от стихийных бедствий, резервное питание для оборудования выездных ремонтных бригад и т. п.
Энергогенерирующие окна
Летом 2016 года компания Solar Window Technologies, которая работает в сотрудничестве с Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии США, представила инновационное решение SolarWindow. Компания создала окно, способное генерировать электроэнергию. Ее производит прозрачное органическое электрогенерирующее покрытие, наносимое тонким слоем на стекло или гибкий пластик. По проводам толщиной всего 50 микрон система SolarWindow Intra-Connection System передает электричество к оконной раме, подключенной к общей системе электроснабжения здания.
Solar Window утверждает, что ее «солнечные» окна обладают преимуществом перед традиционными фотоэлектрическими панелями: они демонстрируют более высокую производительность при естественном и искусственном освещении, и работают даже в тени. Компания считает, что ее окна идеально подойдут для больших городских зданий и небоскребов: там ее решения могут показать в 50 раз более высокую эффективность, чем традиционные фотоэлектрические панели. Solar Window объясняет это тем, что обычные панели монтируют только на небольшой площади крыши. «Солнечные» окна, напротив, могут покрыть все здание и захватывать намного больше света.
Окупаемость решения — всего один год, утверждает Solar Window. Секрет — в относительной дешевизне массового производства электрогенерирующего покрытия. Этот процесс не требует высокотемпературных или высоковакуумных технологий, как при изготовлении других тонкопленочных фотоэлементов.
Решение SolarWindow открывает новые возможности для рынка высотного строительства. Например, около 40% энергопотребления в США приходится на коммерческие высотные здания. Полная установка системы SolarWindow Intra-Connection System на все окна небоскреба может обеспечить его потребность в электроэнергии на 30–50%. А при подключении «солнечных окон» к системе «умное здание» этот процент может оказаться еще больше.
В сентябре 2016 года, спустя пару месяцев после презентации «солнечных окон», Solar Window Technologies начала разработку прозрачных электрогенерирующих пленочных покрытий с креплением для обычных окон. Если продукт окажется успешным, то им можно будет покрывать стеклянные стены существующих небоскребов.
Зеленая энергетика для умного дома: начало пути
Пока неизвестно, станут ли коммерчески успешными продукты, о которых мы рассказали. Но тренд очевиден: связка «умный дом» и «малая альтернативная энергетика» привлекает все больше внимания как производителей, так и потребителей. В обозримом будущем можно ожидать появления более дешевых и простых в использовании устройств для производства и хранения электроэнергии из альтернативных источников, а также более совершенных алгоритмов управления ими в умных домах. Возможно, уже совсем скоро такие решения навсегда изменят и наши жилища, и способы генерации и потребления электроэнергии
