Off-the-grid

För annan användning, se Off the grid (disambiguation) .
Ett hus som använder solpaneler och skördar regnvatten

Off-the-grid eller off-grid är en egenskap hos byggnader och en livsstil utformad på ett självständigt sätt utan att förlita sig på en eller flera allmännyttiga tjänster . Termen "off-the-grid" syftar traditionellt på att inte vara ansluten till det elektriska nätet , men kan också inkludera andra verktyg som vatten-, gas- och avloppssystem och kan skalas från bostadshus till små samhällen. Att bo utanför nätet gör att byggnader och människor kan vara självförsörjande, vilket är fördelaktigt på isolerade platser dit normala försörjningar inte kan nå och är attraktivt för dem som vill minska miljöpåverkan och levnadskostnader. Generellt sett måste en byggnad utanför nätet kunna försörja sig själv med energi och dricksvatten, samt hantera mat, avfall och avloppsvatten.

Energi

Energi för el och uppvärmning kan genereras på plats med förnybara energikällor som solenergi (särskilt med solceller ) , vind eller mikrovattenkraft . Ytterligare energiformer inkluderar biomassa, vanligen i form av ved, avfall och alkoholbränslen och geotermisk energi, som använder skillnader i underjordisk temperatur till vanliga inomhusluftmiljöer i byggnader. Det är möjligt att helt enkelt eliminera elektrisk kraft som i Old Order Amish och Old Order Mennonite samhällen.

Elektrisk kraft

Nätanslutna byggnader får el från kraftverk, som huvudsakligen använder naturresurser som kol och naturgas som energi för att omvandla till elkraft. 2017 års uppdelning av världens energikällor visar att världen, huvudsakligen beroende av elnät, använder en majoritet av icke-förnybara energikällor, medan populära förnybara energikällor som sol-PV och vindkraft är en liten del. När de är utanför nätet, som i Afrika där 55 % av människorna inte har tillgång till elektricitet, måste byggnader och bostäder dra nytta av de förnybara energikällorna runt dem, eftersom det är det vanligaste och möjliggör självförsörjning.

Solceller

Solceller (PV), som använder energi från solen, är en av de mest populära energilösningarna för byggnader utanför nätet. PV-arrayer (solpaneler) gör att energi från solen kan omvandlas till elektrisk energi. PV är beroende av solstrålning och omgivningstemperatur. Andra komponenter som behövs i ett PV-system inkluderar laddningsregulatorer, växelriktare och snabbavstängningskontroller. Dessa system ger platser utanför nätet möjligheten att generera energi utan nätanslutning. Varje kvartal utvärderar Bloomberg New Energy Finance tillverkare på deras faktiska projekt under föregående kvartal och publicerar en lista över Tier 1 Solar Module (panel) Manufacturers.

Vindturbiner

Vindenergi kan utnyttjas av vindkraftverk. Vindkraftverkskomponenter består av blad som trycks av vinden, växellådor, kontroller, generatorer, raster och ett torn. Mängden mekanisk kraft som fångas upp från ett vindturbin är en faktor för vindhastighet, luftdensitet, bladrotationsarea och turbinens aerodynamiska effektkoefficient.

Mikro-hydro

Där det finns gott om vatten är vattenkraft en lovande energilösning. Storskalig vattenkraft involverar en damm och reservoar, och småskalig mikrovattenkraft kan använda turbiner i floder med konstanta vattennivåer. Mängden mekanisk effekt som genereras är en faktor för strömmens flöde, turbinstorlek, vattentäthet och effektkoefficient, liknande vindkraftverk. Energin från vågor och tidvatten kan också ge kraft till kustområden.

Batterier

När förnybara energikällor producerar energi som för närvarande inte behövs riktas den elektriska energin vanligtvis till att ladda ett batteri. Detta löser intermittensproblem orsakade av icke-konstant produktion av förnybar energi och tillåter variationer i byggnadsbelastningar. Vanliga batterier inkluderar blybatteriet och litiumjonbatteriet.

Hybrid energisystem

För att skydda mot intermittensproblem och systemfel skapar många samhällen utanför nätet hybridenergisystem. Dessa kombinerar traditionella förnybara energikällor som solenergi, och vindkraft, mikrovattenkraft, batterier eller till och med dieselgeneratorer. Detta kan vara billigare och mer effektivt än att bygga ut eller underhålla nät till isolerade samhällen.

Radioisotop termoelektrisk generator

Historiskt avlägsna applikationer såsom fyrar, väderstationer och liknande som drar en liten men kontinuerlig mängd ström drevs av Radioisotope termoelektriska generatorer (RTGs) med de nödvändiga radioisotoperna antingen utvunna från använt kärnbränsle eller producerade i dedikerade anläggningar. Både Sovjetunionen och USA använde många sådana enheter på jorden och varje djup rymdsond som sträckte sig bortom Mars omloppsbana (och till och med några i det inre solsystemet) har haft en RTG för att ge ström där solpaneler inte längre levererar tillräckligt med el per massaenhet.

Temperaturkontroll

passiva kylsystem för solenergi utanför nätet kan användas för att kyla hus och/eller kyla – inklusive några som inte kräver elektriska komponenter och som tillåter kemiskt lagrad energi på begäran. Sådana kan vara användbara för och anpassa klimatförändringarna .

Kommunikationer

Nät som BATMAN kan användas för att upprätthålla eller etablera kommunikation utan konventionell infrastruktur. Dessutom skulle kommunikationsteknik utanför nätet kunna användas för miljö-, säkerhets- och jordbruksövervakning samt för nödkommunikation och koordinering – till exempel för arbetsuppgifter .

Sjukvård

Drönare har använts för off-grid sjukvård, särskilt i de mest avlägsna regionerna i världen. Med kommunikation aktiverad levererar de testprover, medicin, vacciner, mat, vatten och anti-gift.

Avfallshantering

Småskaliga avfallshanteringstekniker i Västeuropa, ofta för specifikt eller standardiserat avfall, rapporterades mest använda en av två huvudstrategier: aerob (med växter) och anaerob behandling (med biogasproduktion).

Vatten och sanitet

Se även: VVS

Vatten är en avgörande faktor i miljön utanför nätet, som måste samlas in, användas och bortskaffas effektivt för att kunna använda miljön. Det finns många sätt att leverera vatten för inomhusbruk, som varierar beroende på lokal tillgång och preferenser.

Källor

Lokala vattenförekomster

Närliggande bäckar, dammar, floder och sjöar är lätta åtkomstpunkter för sötvatten. Hav kan också övervägas med korrekt avsaltning.

Brunnar och källor

Ytterligare information: Akvifer och grundvattenbrunn

Denna traditionella metod går ut på att gräva ner till där vatten finns och rikligt under jorden, vanligtvis till grundvattenytan eller till en akvifer, och ta upp det för användning, eller samla upp vid källor där underjordiskt vatten kommer till ytan. System för att föra underjordiskt vatten till byggnader inkluderar vind- och soldrivna pumpar eller handpumpar. Brunnsvatten bör testas regelbundet och när förändringar i vattnets smak, lukt eller utseende inträffar för att säkerställa dess kvalitet.

Regnupptagningsområden

Detta system är beroende av vädret för att ge vatten. Avrinningssystem är designade utifrån användarnas behov av vatten och lokala nederbördsegenskaper. Regnvatten leds vanligtvis från taket på en byggnad till vattentankar där vattnet lagras tills det behövs.

Utländska förnödenheter

En annan, mindre självförsörjande metod innebär att föra stora mängder rent vatten till platsen där det lagras. Detta system är beroende av tillgång till rent dricksvatten på annat håll och transport till anläggningen utanför nätet.

Enheter

Atmosfäriska vattengeneratorer har en stor potential för vattengenerering utanför nätet.

Behandling

Vart vattnet än kommer ifrån måste det vara säkert att dricka och använda inomhus. För olika problem med vattenkvalitet finns olika vattenbehandlingsstrategier tillgängliga.

Filtrering

Ytterligare information: Vattenfilter

En fysisk barriär tillåter vatten att passera och blockerar föroreningar i vattnet och kan, om filtret är tillräckligt bra, filtrera bort biologiska föroreningar.

Kemisk behandling

För att desinficera vatten tillförs som klor, klordioxid och ozon som dödar mikroorganismer.

Ultraviolett ljus (UV)

Ett UV-system använder glödlampor som avger ultraviolett ljus i filtrerat vatten för att döda alla typer av virus, bakterier och protozoer.

Elektrokemiskt aktiverade lösningar

Ett mindre typiskt tillvägagångssätt, detta innebär att man applicerar en ström på vatten som har en liten saltlösning tillsatt för att desinficera biologiska föroreningar. I kombination med filtrering är detta ett sätt att tillhandahålla säkert dricksvatten.

Avsaltning

En del grundvatten kan ha höga salthalter och kan vara icke-drickbart, vilket fixeras genom destillation. Kustsamhällen kan dra nytta av att få vatten från havet genom att använda avsaltningsanläggningar som tar bort salt.

Mjukgörande vatten

Närvaron av vissa mineraler i vatten skapar hårt vatten som kan täppa till rören med tiden, störa tvål och rengöringsmedel och kan lämna avskum på glas och disk. Vattenavhärdande system introducerar natrium- och kaliumjoner som gör att de hårda mineralerna fälls ut.

Användning och sanitet

För byggnader utanför nätet krävs en effektiv användning av vatten för att förhindra att vattenförsörjningen tar slut. Även om detta i slutändan är vaneberoende, involverar åtgärder lågflödesfixturer för kranar, duschmunstycken och toaletter, vilket minskar kranarnas flödeshastighet eller vattenvolymen per spolning för att minska den totala vattenförbrukningen. Vatten kan elimineras i toaletter genom att använda en komposttoalett . Automatiska läckagedetektorer och kranstängningar kan minska mängden spillvatten. Återvinning av gråvatten kan ytterligare spara på vattnet genom att återanvända vatten från kranar, duschar, diskmaskiner och tvättmaskiner. Detta görs genom att lagra och behandla gråvattnet, som sedan kan återanvändas som en icke-dricksvattenkälla.

Om en off-grid bostad inte är ansluten till ett avloppssystem ska även ett avloppssystem ingå. Hantering av avloppsvatten på plats sker vanligtvis genom lagring och urlakning. Det handlar om att lagra gråvatten och svartvatten i en septiktank eller luftningstank som ska behandlas, som är kopplad till ett lakningsfält som långsamt låter vattnet sippra ut i marken. Även om fler och dyrare alternativ för rening av avloppsvatten också finns tillgängliga, är detta ett vanligt tillförlitligt sätt att göra sig av med avloppsvatten utan att förorena miljön.

Miljöpåverkan och hållbarhet

Eftersom byggnader och samhällen utanför nätet huvudsakligen är beroende av förnybar energi, är boende utanför nätet i allmänhet bra för miljön med liten negativ påverkan. Hybridenergisystem ger också samhällen ett hållbart sätt att leva utan beroendet och kostnaden för att vara ansluten till offentlig infrastruktur som kan vara opålitlig i utvecklingsländer. I allmänhet är isolerade oro för miljöpåverkan användningen av dieselgeneratorer, som producerar växthusgaser, batterier, som använder många resurser för att tillverka och kan vara farliga , och föroreningar i naturliga miljöer från fast avfall och avloppsvatten. Det är klokt att notera att även om farhågorna nedan tar upp negativa miljöpåverkan, är det att gå utanför nätet som helhet ett lönsamt alternativ för att bidra till att minska påverkan på miljön när man ersätter nätanslutna byggnader som bidrar till global uppvärmning och klimatförändringar.

Dieselgeneratorer i kanadensiska samhällen utanför nätet

Kanada har cirka 175 aboriginska och norra samhällen utanför nätet, definierade som "ett samhälle som varken är anslutet till det nordamerikanska elnätet eller till det rörledningsförsedda naturgasnätet; det är permanent eller långsiktigt (5 år eller mer), och bosättningarna har minst 10 permanenta byggnader." Aboriginal Affairs and Northern Development Canada listar följande miljöproblem för dessa off-grid samhällen:

  • Att bränna stora mängder diesel ger stora utsläpp av växthusgaser . Detta bidrar till klimatförändringar som påverkar samhällen negativt.
  • Bränsle måste transporteras långa sträckor med flygplan, lastbil eller pråm, vilket leder till en större risk för bränslespill.
  • Transporter av bränsle med lastbilar på vintervägar påverkar miljön negativt genom höga växthusgasutsläpp från fordonen.
  • Bränslespill kan ske medan bränslet transporteras och lagras, vilket innebär miljörisker.
  • Bränsletankläckor förorenar mark och grundvatten.
  • Generatorer kan vara bullriga och störande , särskilt i tysta, avlägsna samhällen.
  • Utsläpp från dieselgeneratorer kan bidra till hälsoproblem hos samhällsmedlemmar.

Miljöpåverkan från de system som används i byggnader utanför nätet måste också beaktas på grund av förkroppsligande energi , förkroppsligad kol , val och materialkälla, vilket kan bidra till världsfrågor som klimatförändringar, luft-, vatten- och markföroreningar , resurs utarmning med mera.

Hållbara samhällen

Konceptet med ett hållbart samhälle utanför nätet måste ta hänsyn till de grundläggande behoven hos alla som bor i samhället . För att bli verkligt självförsörjande skulle samhället behöva tillhandahålla all sin egen elkraft , mat , tak över huvudet och vatten . Att använda förnybar energi , en vattenkälla på plats, hållbart jordbruk och vertikala jordbrukstekniker är avgörande för att ta ett samhälle från nätet. En ny konceptdesign av Eric Wichman visar en flerfamiljsgemenskap som kombinerar alla dessa teknologier till ett självförsörjande område. För att växa samhället lägger du helt enkelt till stadsdelar med samma modell som den första. Ett självförsörjande samhälle minskar sin påverkan på miljön genom att kontrollera dess avfall och koldioxidavtryck .

Ekonomisk hänsyn

I situationer där nätparitet har uppnåtts blir det billigare att producera sin egen el istället för att köpa den från nätet. Detta beror på utrustningskostnader, tillgången på förnybara energikällor och kostnaden för en nätanslutning. Till exempel i vissa avlägsna områden skulle en nätanslutning vara oöverkomligt dyr, vilket skulle resultera i att nätparitet nås omedelbart.

Det görs ofta till bostadshus som bara används ibland, såsom semesterstugor, för att undvika höga initialkostnader för traditionella allmännyttiga anslutningar. Andra människor väljer att bo i hus där kostnaderna för externa verktyg är oöverkomliga, eller så långt bort att det är opraktiskt. I sin bok How to live off-grid listar Nick Rosen sju anledningar till att gå utanför nätet. De två bästa är att spara pengar och minska koldioxidavtrycket. Andra inkluderar survivalister som förbereder sig för oljeekonomins kollaps och återupplivar livet på landsbygden.

Elkraft utanför nätet för marginaliserade samhällen

Pålitliga centraliserade elsystem har gett försörjningskonstant vilket har stärkt samhällen och deras ekonomier. Elektricitet ger möjligheter till förbättrad produktivitet, inlärning och hygieniska slutanvändningar i hemmet, såsom matlagning utan användning av förorenande biobränslekällor, men från och med 2016 levde 20 procent av människor världen över utan det. Att överbrygga klyftan från den nuvarande undertillgången av elnät till universell tillgång har beräknats kräva 17 biljoner USD och 30 år även på en rigorös tidsplan. Forskare har hävdat att brist på centraliserad energiinfrastruktur kan resultera i låg motståndskraft mot skador på produktivitet och egendom från förändrade klimat och hårt väder. Dessutom minskar fördelarna med central kraftgenerering och distribution inför klimatförsämring på grund av fossilbränsledriven produktion, sårbarhet för extrema väderhändelser och elektronisk manipulation och allt mer komplexa design- och regleringsprocesser.

Decentraliserade energisystem utanför nätet kan utgöra ett hållbart interimistiskt alternativ till att utvidga nationella nät till kunder på landsbygden. De som använder begränsad kraft utanför nätet som ett steg för att eventuellt få tillgång till nätet kan ackumulera energieffektiv kunskap, beteende och produkter som ger ökad motståndskraft samtidigt som näten ökar i tillförlitlighet och koldioxidneutralitet . Att tillhandahålla el utanför nätet till användare på landsbygden utan att även inkludera utbildning och utbildning om dess användning och tillämpningar kan leda till underutnyttjande. För att motverka denna möjlighet bör system utanför nätet återspegla värdsamhällenas kulturella strukturer, värderingar och seder.

Elektriska system utanför nätet kan driva enskilda bostäder eller en gemenskap som är kopplad till ett delat arrangemang som kallas ett mikronät . Dessutom kan de drivas av förnybara energikällor eller av konventionella fossila bränslen. I Kenya startade Mpeketoni township ett samhällsbaserat, dieseldrivet mikronätprojekt (Mpeketoni Electricity Project [MEP]) 1994 med en utgift på cirka 40 000 USD, och växte så småningom till att betjäna 105 bostäder och 116 kommersiella, utbildnings-, statliga och sjukvårdsbyggnader. MEP uppvisade oförutsedda effekter på utbud och efterfrågan när hantverkare som använde verktyg som drivs av MEP-elektricitet ökade sin produktivitet tillräckligt för att orsaka värdeminskning av sina varor, vilket gjorde det nödvändigt att sänka sina priser; Men högre försäljningsvolymer kompenserade så småningom dessa förluster. MEP-elektricitet underlättade kyllagring av jordbruksprodukter, förutom brunnspumpning, vilket gjorde det möjligt för studenter som tidigare tillbringade flera timmar per dag med att hämta vatten att spendera den tiden med att studera på kvällen med elektriskt ljus. El som tillhandahålls av MEP utökade också undervisningstimmar och sanitet i lokala skolor genom elektrisk belysning och pumpat vatten. MEP off-grid-projektet hade många direkta och indirekta fördelar för samhällsmedlemmar, och eftersom MEP betonade främjandet av användningen av elektricitet och samhället hade förmågan att betala nominella priser för dess användning, uppnådde projektet 94 procent kostnadstäckning i sin första tio åren av verksamheten.

Förhållande till alternativ

Generering utanför nätet kan ibland hämma ansträngningar för att utveckla permanent infrastruktur – till exempel när det gäller enheter för vattengenerering och permanenta vattenförsörjningsnät . Vidare kan nät ofta vara betydligt mer effektiva och effektiva eller nödvändiga – såsom i fallet med smarta nät och supernät för hållbar energi – och kan därför ofta bara vara användbara i stor skala för autonom samhällsutveckling av alternativ, som reserv, för katastrofinsatser , för annat humanitärt bistånd under tillfällig omlokalisering och för initialt stöd till långsiktig utveckling av infrastruktur.

Se även

Galleri

  • Wiring diagram for a hybrid wind/PV system

    Kopplingsschema för ett hybrid vind/PV-system

  • Incomplete DIY Wind generator system

    Okomplett DIY - vindgeneratorsystem

  • A PV-solar system

    Ett PV-solsystem

  • Schematic of an active solar heating system

    Schematisk beskrivning av ett aktivt solvärmesystem

  • Treatment ponds can be used for purifying water

    Reningsdammar kan användas för att rena vatten

  • Heat and cold storage may be combined with heat pumps for use in the domestic greenhouse or to heat the house itself

    Värme- och kyllager kan kombineras med värmepumpar för användning i hushållsväxthuset eller för att värma upp själva huset

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Off-the-grid&oldid=1142413328 "