Fora da rede

Uma casa autônoma ou casa fora da rede (OTG) é projetada para funcionar independentemente dos serviços de apoio infraestrutural ("redes"), como rede elétrica , sistema de abastecimento de água , sistema de eliminação de esgoto/excrementos , sistema centralizado de produção de alimentos , rede de gás e, em alguns casos, bueiros , serviços de comunicação ligados à rede eléctrica e vias públicas.

Um bairro autônomo é um conjunto de casas que juntas funcionam de forma autônoma (como uma unidade). Algumas das casas podem ser completamente autónomas num aspecto (por exemplo, produção de electricidade), mas não noutros aspectos (por exemplo, eliminação de esgotos).

A frase "fora da rede" também entrou na linguagem popular como um conceito relacionado, mas distinto, de estilos de vida geralmente independentes ou desejo de ser discreto. Por exemplo: “Não estou nas redes sociais porque prefiro ficar fora da rede”.

Este artigo centra-se na habitação e nos eletrodomésticos das casas autónomas. Vida urbana sustentável discute algumas das áreas de ação específicas para uma vida verde em um ambiente urbano.

Um exemplo de cidade sustentável é uma microrrede de 6,5 MW construída pela AlphaStruxure. Pois é uma joint venture entre a Schneider Electric e o Grupo Carlyle. Trata-se de uma empresa global de capital privado, sob um acordo de longo prazo de energia como serviço (EaaS) que a empresa tem com o condado. Localizado no Brookville Smart Energy Bus Depot, ele fornecerá energia aos ônibus elétricos Ride On do Departamento de Transportes do Condado de Montgomery.

Visão geral

Uma das principais desvantagens dos sistemas centralizados (por exemplo, sistemas de esgotos municipais, redes elétricas) é que eles exigem longas tubulações/cabos de água, torres, etc. do sistema. Além disso, além de aumentar o custo, também diminui a eficiência (por exemplo, muita energia é perdida no cabeamento mais longo)

No entanto, as casas autônomas têm tubulações/cabos muito curtos. Isto tem várias vantagens, incluindo redução de impactos ambientais, maior segurança e menores custos de propriedade. As casas autónomas dependem frequentemente muito pouco dos serviços civis e são, portanto, mais seguras e confortáveis ​​durante desastres civis ou ataques militares. Isto porque as casas não perderiam energia ou água se o abastecimento público fosse comprometido por algum motivo.

As funções básicas desempenhadas pelas baterias solares.

Com o armazenamento da bateria, você pode:

• Armazenamento diurno do excedente de produção solar para uso noturno
• Manipule as tarifas por tempo de uso (TOU) quando for mais barato comprar energia fora dos horários de pico e armazená-la nos horários de pico.
• Fornecendo energia de reserva para sua casa
• Vender energia de volta à rede por uma taxa premium em dias de pico

Num sentido amplo, a energia solar funciona bastante bem. Ele processa o excedente de energia solar do dispositivo fotovoltaico para consumo noturno. Isso ajuda a criar mais reservas de caixa. Torna-se um investimento muito benéfico a longo prazo com os preços razoáveis ​​dos actuais direitos aduaneiros de exportação.

Outra característica importante dos sistemas de armazenamento é que eles servem para proteger sua casa contra cortes de energia e diminuir a dependência do fornecimento da rede.

No entanto, seria muito difícil ou impossível que todas as casas conseguissem um funcionamento autónomo em todos os aspectos (por exemplo, produção de alimentos, abastecimento de água, esgotos, produção de energia). digamos por 10 casas ou por rua (o tamanho exato depende da região) ainda são mais baratos. Isto porque quando organizamos a operação autónoma por bairro, uma única unidade (maior) (por exemplo, turbina eólica, estação de tratamento de água) pode servir muito mais pessoas, reduzindo assim o custo (por exemplo, quando comparado com cada casa que necessita da sua própria unidade (menor) ). No entanto, ao mesmo tempo que reduzimos a quantidade de pessoas servidas em comparação com um sistema municipal (ou mesmo nacional), ainda aumentamos a auto-suficiência/segurança e também aumentamos a eficiência do sistema.

Outra grande vantagem dos sistemas de vizinhança autónoma é que as tarefas de manutenção da autonomia podem ser partilhadas entre muito mais pessoas, diminuindo assim consideravelmente o esforço necessário. Por exemplo, os alimentos podem ser cultivados por uma família e conservados por outra. O esgoto pode ser tratado por mais uma família, por exemplo.

Alguns agregados familiares sustentáveis ​​podem optar por produzir a sua própria energia renovável, enquanto outros podem optar por comprá-la através da rede a uma empresa de energia que aproveita fontes sustentáveis ​​(também mencionados anteriormente são os métodos de medição da produção e consumo de electricidade num agregado familiar). A compra de energia sustentável , no entanto, pode simplesmente não ser possível em alguns locais devido à sua disponibilidade limitada. 6 dos 50 estados dos EUA não oferecem energia verde, por exemplo. Para aqueles que o fazem, os seus consumidores normalmente compram um montante fixo ou uma percentagem do seu consumo mensal a uma empresa da sua escolha e a energia verde comprada é alimentada em toda a rede nacional. Tecnicamente, neste caso, a energia verde não está a ser fornecida directamente ao agregado familiar que a compra. ^[1] Neste caso, é possível que a quantidade real de electricidade verde que o agregado familiar comprador recebe seja uma pequena fracção do total de electricidade recebida. Isso pode ou não depender do valor que está sendo adquirido. O objetivo da compra de eletricidade verde é apoiar o esforço da sua concessionária na produção de energia sustentável. ^[2] A produção de energia sustentável numa base individual ou comunitária é muito mais flexível, mas ainda pode ser limitada pela riqueza das fontes que o local pode oferecer (alguns locais podem não ser ricos em fontes de energia renováveis, enquanto outros podem ter um abundância disso).

Casa de energia ultrabaixa

Da casa de energia ultrabaixa

Uma casa de consumo energético ultrabaixo é uma casa construída com métodos de baixo consumo de energia e que permite uma utilização de energia muito baixa e muito eficiente. Existem vários tipos de casas de energia ultrabaixa. Uma casa energeticamente neutra ou energeticamente positiva é ainda mais eficiente em termos energéticos, esta última até produzindo mais energia do que consome.

As técnicas comuns incluem isolamento, massa térmica e aquecimento e resfriamento solar passivo . Exemplos disso são paredes trombe e outras tecnologias como claraboias . A proteção da terra e os quebra-ventos também podem reduzir a quantidade absoluta de calor necessária a um edifício, enquanto edifícios arredondados e aerodinâmicos também perdem menos calor.

Sistemas

Na maioria dos aspectos, as casas/bairros autónomos tendem a implementar a redução do uso. Isto porque é uma abordagem económica (limitam os investimentos necessários no equipamento).

Abastecimento de água

Do abastecimento de água

Embora cubra cerca de 70% da superfície da Terra, a maior parte da água é salina . A água doce está disponível em quase todas as áreas povoadas do planeta, embora possa ser cara e o abastecimento nem sempre seja sustentável.

Existem muitos métodos de coleta de água. Os métodos mais comuns são a utilização de poço ou de coletores de água da chuva. Quando filtrado, torna-se água potável que pode ser bebida. ^[3]

As fontes onde a água pode ser obtida incluem:

• Fontes subterrâneas como águas subterrâneas , zonas hiporreicas e aquíferos .
• Precipitação que inclui chuva, granizo, neve, neblina, etc (veja coleta de água da chuva ). Até o ar úmido pode ser usado como fonte de água, veja redes Fof e gerador de água atmosférica (este último extrai a umidade do ar seco do deserto e a filtra para puro água).
• Águas superficiais , como rios, riachos, geleiras
• Fontes biológicas como plantas (Ver Coleta de água de plantas ) e animais ( urina )
• O mar através da dessalinização
• Rede de abastecimento de água

Além disso, as águas cinzentas (água das máquinas de lavar, dos lavatórios, dos chuveiros e das banheiras) podem ser reutilizadas na irrigação paisagística e nos sanitários como método de conservação da água.

Eliminação de esgoto/excrementos

Alguns dos tipos de esgoto pré-sistema mais antigos são latrinas , latrinas e dependências externas . Estes ainda são utilizados em muitos países em desenvolvimento, mas não permitem a compostagem, a incineração ou qualquer outro método de destruição de agentes patogénicos. Como tal, existe um sério risco de contaminação microbiana e viral e, portanto, pode causar a doença do operador .

O sistema padrão usado hoje é um vaso sanitário com descarga de drenagem e campo de lixiviação e fossa séptica . No entanto, eles exigem grandes quantidades de água (embora alguns ajustes possam reduzir o uso de água para eles, consulte vaso sanitário com descarga ) para funcionar e podem ser relativamente complicados. Os sistemas incineradores também são bastante práticos. As cinzas são biologicamente seguras e ocupam menos de 1/10 do volume dos resíduos originais.

As abordagens acima, no entanto, tratam os excrementos humanos como um desperdício e não como um recurso. Excrementos humanos compostados podem ser usados ​​para fornecer (ou devolver, isto é, se a horta for usada para cultivar alimentos) nutrientes para uma horta. A reciclagem de excrementos humanos requer mudanças mínimas no estilo de vida. Neste contexto, as sanitas de compostagem são uma melhor escolha, pois permitem a reutilização dos excrementos humanos, de forma segura. Eles também reduzem o uso de água pela metade e eliminam a dificuldade e o custo das fossas sépticas.

Produção de alimentos

A produção de alimentos tem sido frequentemente incluída em projectos históricos autónomos para proporcionar segurança. ^[4] A jardinagem qualificada e intensiva pode sustentar um adulto com apenas 100 metros quadrados de terra por pessoa, ^{[5] [6]} possivelmente exigindo o uso de agricultura orgânica e aeroponia . Alguns sistemas comprovados de produção de alimentos intensivos e de baixo esforço incluem jardinagem urbana (interior e exterior). O cultivo interno pode ser feito por meio de hidroponia , enquanto o cultivo ao ar livre pode ser feito por meio de permacultura , jardinagem florestal , plantio direto e nenhuma agricultura .

Às vezes, as estufas também são incluídas (ver Earthship Biotecture). Às vezes também são equipados com sistemas de irrigação ou sistemas de dissipadores de calor que podem, respectivamente, irrigar as plantas ou ajudar a armazenar a energia do sol e redistribuí-la à noite (quando as estufas começam a esfriar). ^{[ carece de fontes ]}

Eletricidade

Além da conservação de energia , também precisamos gerar energia, de preferência de forma que possa ser sustentada infinitamente. Isto significa que a fonte de energia deve ser preferencialmente renovável e não deve prejudicar o ambiente ou as pessoas que nela trabalham. As fontesrenováveis ​​de energia mais comumente utilizadas são: biomassa , água ^W , geotérmica ^W , eólica ^W e solar ^W.

A energia solar aproveita a energia do sol para produzir eletricidade. Dois métodos típicos para converter energia solar em eletricidade são as células fotovoltaicas ^W que são organizadas em painéis e a energia solar concentrada , que usa espelhos para concentrar a luz solar para aquecer um fluido que aciona um gerador elétrico ^W através de uma turbina a vapor ^W ou motor térmico. , ou simplesmente lançar em células fotovoltaicas. ^{[7] [8]}

A energia criada pelas células fotovoltaicas (que são preferencialmente colocadas no telhado) é uma corrente contínua e tem de ser convertida em corrente alternada antes de poder ser utilizada numa casa. Os telhados solares têm o potencial de serem mais económicos do que a energia solar adaptada, porque os edifícios precisam de telhados de qualquer maneira. Uma desvantagem, porém, é que eles não podem aproveitar o sol durante o dia e são de difícil acesso caso precisem de reparos/limpeza. As células solares modernas duram cerca de 40 anos, o que as torna um investimento razoável em algumas áreas. As células solares têm apenas pequenos impactos no estilo de vida: as células devem ser limpas algumas vezes por ano.

A corrente contínua pode ser armazenada em baterias para uso posterior ou podemos usar um inversor CA/CC para uso imediato. Para tirar o melhor proveito de um painel solar, o ângulo de incidência ^W do sol deve estar entre 20-50 graus. A energia solar através de células fotovoltaicas é normalmente o método mais caro para aproveitar a energia renovável, mas o seu preço está a cair à medida que a tecnologia avança e o interesse público aumenta. Tem as vantagens de ser portátil, fácil de usar individualmente, prontamente disponível para subsídios e incentivos governamentais e ser flexível em relação à localização (embora seja mais eficiente quando usado em áreas quentes e áridas, uma vez que tendem a ser o local mais adequado). mais ensolarado). ^[8] Para aqueles que têm sorte, podem ser encontrados esquemas de aluguel acessíveis. Usinas de energia solar concentradas são normalmente usadas em escala comunitária, em vez de em escala doméstica individual, devido à quantidade de energia que são capazes de aproveitar, mas podem ser feito em escala individual com refletor parabólico ^W . ^{[8] [9]}

Várias áreas que não têm sol têm vento . Nestes casos, as turbinas eólicas podem ser uma solução. A energia eólica é aproveitada através de turbinas, instaladas em torres altas (normalmente de 20' ou 6m com pás de 10' ou 3m de diâmetro para as necessidades de uma residência individual) que alimentam um gerador que gera eletricidade. ^[8] Eles normalmente exigem uma velocidade média do vento de 9 mi/h (14 km/h) para valer a pena seu investimento (conforme prescrito pelo Departamento de Energia dos EUA) e são capazes de se pagar durante suas vidas. As turbinas eólicas em áreas urbanas geralmente precisam ser montadas a pelo menos 30 pés (10 m) de altura para receber vento suficiente e ficar livres de obstruções próximas (como edifícios vizinhos). A montagem de uma turbina eólica também pode exigir permissão das autoridades. As turbinas eólicas têm sido criticadas pelo ruído que produzem, pela sua aparência e pelo argumento de que podem afectar os padrões migratórios das aves (as suas pás obstruem a passagem no céu). As turbinas eólicas são muito mais viáveis ​​para quem vive em zonas rurais e são uma das formas de energia renovável por quilowatt com melhor relação custo-benefício, aproximando-se do custo dos combustíveis fósseis, e têm retornos rápidos. ^[8] Para aqueles que possuem um corpo d’água fluindo em velocidade adequada (ou caindo de altura adequada) em sua propriedade, a hidreletricidadepode ser uma opção. Em grande escala, a hidroeletricidade, na forma de barragens, tem impactos ambientais e sociais adversos. Porém, quando em pequena escala, na forma de turbinas individuais, a hidroeletricidade é muito sustentável. Turbinas hidráulicas individuais ou mesmo um grupo de turbinas individuais não são ambiental ou socialmente perturbadoras. Numa base doméstica individual, as turbinas individuais são provavelmente a única via economicamente viável (mas podem ter elevados retornos e são um dos métodos mais eficientes de produção de energia renovável). É mais comum que uma ecovila use este método do que uma única família. A produção de energia geotérmica envolve o aproveitamento da água quente ou do vapor abaixo da superfície da terra, em reservatórios, para produzir energia. Como a água quente ou o vapor utilizado são reinjetados de volta no reservatório, essa fonte é considerada sustentável. No entanto, aqueles que planeiam obter a sua electricidade a partir desta fonte devem estar cientes de que há controvérsia sobre a vida útil de cada reservatório geotérmico, pois alguns acreditam que a sua vida útil é naturalmente limitada (eles arrefecem com o tempo, tornando a produção de energia geotérmica ali eventualmente impossível). . Este método é frequentemente de grande escala, pois o sistema necessário para aproveitar a energia geotérmica pode ser complexo e requer equipamento de perfuração profunda. Existem, no entanto, operações geotérmicas de pequena escala individual, que aproveitam reservatórios muito próximos da superfície da Terra, evitando a necessidade de perfurações extensas e, por vezes, até aproveitando lagos ou lagoas onde já existe uma depressão. Neste caso, o calor é captado e enviado para um sistema de bomba de calor geotérmica ^W localizado dentro do abrigo ou instalação que dele necessita (muitas vezes, esse calor é usado diretamente para aquecer uma estufa durante os meses mais frios). ^[9] Embora a energia geotérmica esteja disponível em todos os lugares da Terra, a praticidade e a relação custo-benefício variam, diretamente relacionadas à profundidade necessária para atingir os reservatórios. Locais como Filipinas, Havaí, Alasca, Islândia, Califórnia e Nevada possuem reservatórios geotérmicos mais próximos da superfície da Terra, tornando sua produção econômica. ^[8] A energia da biomassa é criada quando qualquer matéria biológica (por exemplo, bagaço ^W , biogás , esterco, palha ^, palha, óleo vegetal usado, madeira) é queimada como combustível. Tal como acontece com a utilização de materiais verdes numa casa, é melhor utilizar o máximo possível de materiais disponíveis localmente, de modo a reduzir a pegada de carbono criada pelo transporte. Embora a queima de biomassa como combustível libere dióxido de carbono ^W, compostos de enxofre e compostos de azoto na atmosfera, uma grande preocupação num estilo de vida sustentável, a quantidade libertada é sustentável (não contribuirá para o aumento dos níveis de dióxido de carbono na atmosfera). Isso ocorre porque a matéria biológica que está sendo queimada libera a mesma quantidade de dióxido de carbono que consumiu durante sua vida. ^[8] No entanto, a queima de biodiesel e bioetanol (ver biocombustível ), quando criados a partir de material virgem, é cada vez mais controversa e pode ou não ser considerada sustentável porque inadvertidamente aumenta a pobreza global, o desmatamento de mais terras para novos campos agrícolas (a fonte de o biocombustível também é a mesma fonte de alimento) e pode utilizar métodos de cultivo insustentáveis ​​(como o uso de pesticidas e fertilizantes prejudiciais ao meio ambiente). ^{[10] [8]} A digestão de material orgânico para produzir metano está se tornando um método cada vez mais popular de produção de energia de biomassa. Materiais como lodo residual podem ser digeridos para liberar gás metano que pode então ser queimado para produzir eletricidade. O gás metano também é um subproduto natural dos aterros sanitários, cheio de resíduos em decomposição, e também pode ser aproveitado aqui para produzir eletricidade. A vantagem da queima do gás metano é que evita que o metano seja liberado na atmosfera, agravando o efeito estufa. Embora este método de produção de energia de biomassa seja tipicamente de grande escala (realizado em aterros sanitários), também pode ser realizado numa escala individual ou comunitária mais pequena. ^[8] Durante períodos de baixa demanda, o excesso de energia pode ser armazenado em baterias eletroquímicas para uso futuro. No entanto, as baterias precisam ser substituídas a cada poucos anos. As células de combustível microbianas permitem a geração de eletricidade a partir de biomassa. Ao contrário da incineração direta de biomassa, no entanto, o método que utiliza uma célula de combustível microbiana é completamente isento de emissões. A planta pode ser cortada e convertida como um todo, ou pode ser deixada viva para que os resíduos da planta possam ser convertidos por bactérias.

Além disso, avanços recentes em rolamentos magnéticos passivamente estáveis ​​poderão algum dia permitir o armazenamento barato de energia em um volante no vácuo, e alguns outros tipos de células de combustível também poderão ser úteis para armazenar energia. Outras opções possíveis são baterias terrestres .

Em muitas áreas, as despesas com baterias podem ser eliminadas conectando o edifício à rede de energia elétrica e operando o sistema de energia com medição líquida . É necessária permissão da concessionária, mas essa geração cooperativa é legalmente obrigatória em algumas áreas (por exemplo, Califórnia). ^[11]

Um edifício baseado em (semi-)rede é menos autónomo, mas mais económico e sustentável, com menos sacrifícios de estilo de vida. Nas zonas rurais, o custo e os impactos da rede podem ser reduzidos através da utilização de sistemas de retorno à terra de fio único (por exemplo, o sistema MALT ).

Em áreas sem acesso à rede, o tamanho da bateria pode ser reduzido incluindo um gerador para recarregar as baterias durante nevoeiros prolongados ou outras condições de baixa potência. Os geradores auxiliares geralmente funcionam com biocombustível ou petrocombustível . Uma hora de carregamento geralmente fornece um dia de operação. Os carregadores residenciais modernos permitem ao usuário definir os tempos de carregamento, para que o gerador fique silencioso à noite. Alguns geradores testam-se automaticamente uma vez por semana. ^{[12] [13]}

Aquecimento e resfriamento

Aquecimento

O aquecimento solar passivo pode aquecer a maioria dos edifícios, mesmo nos climas mais frios. Em climas mais frios, os custos adicionais de construção podem ser apenas 15% superiores aos dos edifícios novos e convencionais. Em climas quentes, onde há menos de duas semanas de noites geladas por ano, não há impacto nos custos.

As casas concebidas para fazer face às interrupções dos serviços públicos incorporam geralmente um fogão a lenha , ou calor e energia a partir de gasóleo ou gás de botija , independentemente dos seus outros mecanismos de aquecimento.

Aquecedores eléctricos e fogões eléctricos podem fornecer calor livre de poluição (dependendo da fonte de energia), mas utilizam grandes quantidades de electricidade. Se eletricidade suficiente for fornecida por painéis solares, turbinas eólicas ou outros meios, então os aquecedores elétricos e fogões tornam-se um projeto prático e autônomo.

Os refletores do radiador podem ser feitos e colocados atrás dos radiadores e das paredes. Eles podem ser feitos DIY colando papel alumínio em pedaços de papelão. Os refletores melhoram muito a eficiência dos seus radiadores, pois evitam que o calor gerado penetre nas paredes. Talvez surpreendentemente, o calor que entra nas paredes de tijolo interiores ou exteriores da sua casa é perdido e não contribui para o aquecimento da casa (ao contrário, por exemplo, das paredes de garrafas de vidro, que irradiam este calor de volta).

Um número crescente de edifícios comerciais utiliza um ciclo combinado com cogeração para fornecer aquecimento, muitas vezes aquecimento de água, a partir da saída de um motor alternativo a gás natural , turbina a gás ou gerador elétrico Stirling . ^[14]

A água doméstica pode ser aquecida utilizando o mesmo sistema de aquecimento (por exemplo, gás ou lenha também podem ser usados ​​para aquecer a água doméstica, utilizando um permutador de calor). Além disso, o aquecimento solar de água pode ser incorporado (muitas vezes como uma tecnologia adicional ).

A energia solar térmica é aproveitada através da coleta de calor direto do sol. Uma das formas mais comuns de utilização deste método pelas famílias é através do aquecimento solar de água ^W . Numa perspectiva ampla, estes sistemas envolvem tanques de armazenamento e colectores bem isolados, são sistemas passivos ou activos (os sistemas activos possuem bombas que circulam continuamente a água através dos colectores e do tanque de armazenamento) e, em sistemas activos, envolvem quer o aquecimento directo da água que será utilizado ou aquecer um fluido de transferência de calor não congelante que então aquece a água que será utilizada. Os sistemas passivos são mais baratos do que os sistemas ativos, uma vez que não requerem um sistema de bombeamento (em vez disso, aproveitam o movimento natural da água quente que sobe acima da água fria para circular a água utilizada através do coletor e do tanque de armazenamento). ^[15]

Outros métodos de aproveitamento da energia solar são o aquecimento solar ambiente ^W (para aquecimento de espaços internos de edifícios).

Algumas autoridades defendem que o gás engarrafado ou o gás natural sejam substituídos pelo biogás . No entanto, isto é geralmente impraticável, a menos que existam animais vivos no local. Os resíduos de uma única família são geralmente insuficientes para produzir metano suficiente para qualquer coisa além de pequenas quantidades para cozinhar.

Resfriamento

As janelas podem ser sombreadas no verão. Os beirais podem ser suspensos para fornecer a sombra necessária. Estes também protegem as paredes da casa, reduzindo os custos de refrigeração.

Outro truque é resfriar a massa térmica do edifício à noite e depois resfriar o edifício a partir da massa térmica durante o dia. Ajuda ser capaz de direcionar o ar frio de um radiador voltado para o céu (talvez um coletor solar de aquecimento de ar com um