Fora da rede - Off-the-grid

Para outros usos, consulte Fora da grade (desambiguação) .

Fora da rede ou fora da rede é uma característica de edifícios e um estilo de vida projetado de forma independente, sem depender de um ou mais serviços públicos . O termo "fora da rede" tradicionalmente se refere a não estar conectado à rede elétrica , mas também pode incluir outros serviços públicos, como água, gás e sistemas de esgoto, e pode variar de residências a pequenas comunidades. Viver fora da rede elétrica permite que edifícios e pessoas sejam autossuficientes, o que é vantajoso em locais isolados onde os serviços públicos normais não podem chegar e é atraente para aqueles que desejam reduzir o impacto ambiental e o custo de vida. Geralmente, um edifício fora da rede deve ser capaz de fornecer energia e água potável para si mesmo, bem como gerenciar alimentos, resíduos e águas residuais.

Soluções de energia

A energia para energia elétrica e aquecimento pode ser gerada no local com fontes de energia renováveis , como solar (especialmente com fotovoltaica ), eólica ou micro-hidro . Formas adicionais de energia incluem biomassa, comumente na forma de madeira, resíduos e combustíveis de álcool e energia geotérmica, que usa diferenças na temperatura subterrânea para ambientes regulares de ar interno em edifícios. É possível simplesmente eliminar a energia elétrica, como nas comunidades da Velha Ordem Amish e da Velha Ordem Menonita .

Energia elétrica

Edifícios conectados à rede recebem eletricidade de usinas de energia, que usam principalmente recursos naturais, como carvão e gás natural, como energia para se converter em energia elétrica. A análise das fontes mundiais de energia em 2017 mostra que o globo, principalmente dependente da rede elétrica, usa a maioria das energias não renováveis, enquanto as renováveis ​​populares, como solar fotovoltaica e eólica, são uma pequena porção. Quando estão fora da rede, como na África, onde 55% das pessoas não têm acesso à eletricidade, os prédios e as casas devem aproveitar as fontes de energia renováveis ​​ao seu redor, porque é a mais abundante e permite a autossuficiência.

Energia solar fotovoltaica

A energia solar fotovoltaica (PV), que usa a energia do sol, é uma das soluções de energia mais populares para edifícios fora da rede. Matrizes fotovoltaicas (painéis solares) permitem que a energia do sol seja convertida em energia elétrica. PV depende da radiação solar e da temperatura ambiente. Outros componentes necessários em um sistema fotovoltaico incluem controladores de carga, inversores e controles de desligamento rápido. Esses sistemas fornecem aos locais fora da rede a capacidade de gerar energia sem conexão com a rede. A cada trimestre, a Bloomberg New Energy Finance avalia os fabricantes em seus projetos reais durante o trimestre anterior e publica uma lista de Fabricantes de Módulos Solar Tier 1 (painel).

Turbinas eólicas

Outra fonte popular de energia fora da rede é a energia eólica, aproveitada por turbinas eólicas. Os componentes das turbinas eólicas consistem em pás que são empurradas pelo vento, caixas de engrenagens, controladores, geradores, freios e uma torre. A quantidade de potência mecânica capturada de uma turbina eólica é um fator da velocidade do vento, densidade do ar, área de rotação da pá e coeficiente de potência aerodinâmica da turbina.

Micro-hidro

Onde a água é abundante, a energia hidrelétrica é uma solução energética promissora. A energia hidrelétrica de grande escala envolve uma barragem e reservatório, e a micro-hidrelétrica de pequena escala pode usar turbinas em rios com níveis constantes de água. A micro-hidrelétrica tem potencial para fornecer energia a residências e pequenas comunidades, sendo uma ótima escolha fora da rede. A quantidade de energia mecânica gerada é um fator do fluxo da corrente, tamanho da turbina, densidade da água e coeficiente de potência, semelhante às turbinas eólicas. A energia das ondas e marés também pode fornecer energia às áreas costeiras.

Baterias

Quando as energias renováveis ​​produzem energia que não é necessária atualmente, a energia elétrica é geralmente direcionada para carregar uma bateria. Isso resolve os problemas de intermitência causados ​​pela produção não constante de energias renováveis ​​e permite variações nas cargas dos edifícios. As baterias comuns incluem a bateria de ácido de chumbo e a bateria de íon de lítio.

Sistemas de energia híbrida

A fim de se proteger contra problemas de intermitência e falhas de sistema, muitas comunidades fora da rede criam sistemas de energia híbridos. Estes combinam energias renováveis ​​tradicionais como energia solar fotovoltaica e eólica, micro-hidro, baterias ou mesmo geradores a diesel. Isso pode ser mais barato e eficaz do que estender ou manter redes para comunidades isoladas.

Água e saneamento

A água é uma consideração crucial no ambiente fora da rede, que deve ser coletada, usada e descartada de forma eficiente para fazer uso do ambiente. Existem muitas maneiras de fornecer água para uso doméstico interno, que variam de acordo com o acesso local e a preferência.

Fontes

Corpos de água locais

Riachos, lagoas, rios e lagos próximos são pontos de fácil acesso para água doce. Os oceanos também podem ser considerados com a dessalinização adequada.

Poços e nascentes

Este método tradicional envolve cavar até onde a água está presente e abundante no subsolo, geralmente até o lençol freático ou a um aquífero, e trazê-lo para uso, ou coletar em nascentes onde a água subterrânea chega à superfície. Os sistemas para levar água subterrânea para edifícios incluem bombas eólicas e solares ou bombas manuais. A água de poço deve ser testada regularmente e sempre que ocorrerem mudanças no sabor, odor ou aparência da água, para garantir sua qualidade.

Captação de chuva

Este sistema depende do clima para fornecer água. Os sistemas de captação são projetados com base na demanda de água dos usuários e nas características locais de precipitação. A água da chuva é normalmente canalizada do telhado de um edifício para tanques de água onde a água é armazenada até ser necessária.

Suprimentos estrangeiros

Outro método, menos autossuficiente, envolve levar grandes quantidades de água limpa ao local onde é armazenada. Este sistema depende do acesso a água potável em outro lugar e transporte para o local fora da rede.

Tratamento

De onde quer que venha a água, ela deve ser segura para beber e usar dentro de casa. Para vários problemas com a qualidade da água, diferentes estratégias de tratamento de água estão disponíveis.

Filtração

Uma barreira física permite que a água passe e bloqueia as impurezas na água e, se o filtro for fino o suficiente, pode filtrar contaminantes biológicos.

Tratamento químico

Para desinfetar a água, são introduzidos cloro, dióxido de cloro e ozônio, que matam os microorganismos.

Luz ultravioleta (UV)

Um sistema UV usa lâmpadas que emitem luz ultravioleta em água filtrada para matar todos os tipos de vírus, bactérias e protozoários.

Soluções eletroquimicamente ativadas

Uma abordagem menos típica, isso envolve a aplicação de uma corrente à água que tem uma pequena solução de sal adicionada para desinfetar contaminantes biológicos. Combinado com a filtragem, este é um meio de fornecer água potável.

Dessalinização

Algumas águas subterrâneas podem ter altos níveis de salinidade e podem ser não potáveis, o que é fixado por destilação. As comunidades costeiras podem se beneficiar ao obter água do oceano por meio do uso de usinas de dessalinização que removem o sal.

Amaciamento de água

A presença de certos minerais na água cria água dura que pode entupir os canos com o tempo, interferir com o sabão e detergentes e pode deixar sujeira nos copos e pratos. Os sistemas de amaciamento de água introduzem íons de sódio e potássio que fazem os minerais duros precipitarem.

Uso e saneamento

Para edifícios fora da rede, o uso eficiente de água é necessário para evitar que o abastecimento de água acabe. Embora isso dependa do hábito, as medidas envolvem acessórios de baixo fluxo para torneiras, chuveiros e vasos sanitários, o que diminui a taxa de fluxo das torneiras ou o volume de água por descarga para reduzir o total de água utilizada. A água pode ser eliminada em vasos sanitários por meio do uso de um vaso sanitário de compostagem . Detectores de vazamento automáticos e fechamentos de torneiras podem reduzir a quantidade de água desperdiçada. A reciclagem de água cinza pode economizar ainda mais água, reutilizando água de torneiras, chuveiros, lava-louças e lava-roupas. Isso é feito por meio do armazenamento e tratamento da água cinza, que pode então ser reutilizada como fonte de água não potável.

Se uma casa fora da rede não estiver conectada a um sistema de esgoto, um sistema de esgoto também deve ser incluído. A gestão de águas residuais no local geralmente é feita por meio de armazenamento e lixiviação. Isso envolve o armazenamento de águas cinzas e negras em uma fossa séptica ou tanque de aeração a ser tratado, que é conectado a um campo de lixiviação que permite que a água se infiltre lentamente para o solo. Embora opções mais caras e mais caras de tratamento de águas residuais também estejam disponíveis, este é um meio confiável comum para descartar as águas residuais sem poluir o meio ambiente.

Impacto ambiental e sustentabilidade

Como os edifícios e comunidades fora da rede dependem principalmente de energia renovável, a vida fora da rede geralmente é boa para o meio ambiente, com pouco impacto negativo. Os sistemas de energia híbrida também fornecem às comunidades uma maneira sustentável de viver sem a dependência e o custo de estar conectado à infraestrutura pública, que pode não ser confiável em países em desenvolvimento. Geralmente, as preocupações isoladas de impactos ambientais são o uso de geradores a diesel, que produzem gases de efeito estufa, baterias, que usam muitos recursos para fazer e podem ser perigosos , e a poluição em ambientes naturais por resíduos sólidos e águas residuais. É prudente observar que, embora as preocupações abaixo abordem os impactos ambientais negativos, desligar a rede como um todo é uma opção viável para ajudar a reduzir os impactos no meio ambiente ao substituir edifícios conectados à rede que contribuem para o aquecimento global e as mudanças climáticas.

Preocupações com gerador diesel em comunidades canadenses fora da rede

O Canadá tem cerca de 175 comunidades indígenas e do norte fora da rede, definidas como "uma comunidade que não está conectada à rede elétrica da América do Norte nem à rede de gás natural canalizado; é permanente ou de longo prazo (5 anos ou mais), e os assentamentos têm pelo menos 10 edifícios permanentes. " Aboriginal Affairs and Northern Development Canada lista as seguintes preocupações ambientais para essas comunidades fora da rede:

  • A queima de grandes quantidades de diesel produz emissões substanciais de gases de efeito estufa . Isso contribui para as mudanças climáticas que afetam negativamente as comunidades.
  • O combustível deve ser transportado por longas distâncias em avião, caminhão ou barcaça, acarretando maior risco de derramamento de combustível.
  • O transporte de combustível por caminhões em estradas de inverno impacta negativamente o meio ambiente devido às altas emissões de gases de efeito estufa dos veículos.
  • Os derramamentos de combustível podem ocorrer durante o transporte e armazenamento do combustível, apresentando riscos ambientais.
  • Vazamentos no tanque de combustível contaminam o solo e as águas subterrâneas.
  • Os geradores podem ser barulhentos e causar interrupções , especialmente em comunidades remotas e silenciosas.
  • As emissões dos geradores a diesel podem contribuir para problemas de saúde nos membros da comunidade.

Os impactos ambientais dos sistemas usados ​​em edifícios fora da rede também devem ser considerados devido à energia incorporada , carbono incorporado , escolha e fonte de materiais, que podem contribuir para questões mundiais, como mudanças climáticas, ar, água e poluição do solo, recursos esgotamento e muito mais.

Avaliação do ciclo de vida de sistemas elétricos fora da rede

  • Os menores impactos de um sistema de micro-rede híbrida são com uma energia solar fotovoltaica, turbina eólica e bateria de chumbo-ácido
  • A hibridização reduz os impactos ambientais em mais de 40% para eletricidade fora da rede
  • As baterias são um grande contribuinte para o esgotamento dos recursos minerais

Comunidades sustentáveis

O conceito de uma comunidade sustentável fora da rede deve levar em consideração as necessidades básicas de todos os que vivem na comunidade . Para se tornar verdadeiramente autossuficiente , a comunidade precisaria fornecer energia elétrica , comida, abrigo e água . O uso de energia renovável , uma fonte de água no local , agricultura sustentável e técnicas de agricultura vertical é fundamental para tirar uma comunidade da rede. Um projeto de conceito recente de Eric Wichman mostra uma comunidade multifamiliar, que combina todas essas tecnologias em uma vizinhança autossuficiente . Para aumentar a comunidade, você simplesmente adiciona bairros usando o mesmo modelo do primeiro. Uma comunidade autossustentável reduz seu impacto no meio ambiente, controlando seus resíduos e pegada de carbono .

Consideração econômica

Em situações em que a paridade da rede foi alcançada, torna-se mais barato gerar a própria eletricidade em vez de comprá-la da rede. Isso depende dos custos do equipamento, da disponibilidade de fontes de energia renováveis ​​e do custo de uma conexão à rede. Por exemplo, em certas áreas remotas, uma conexão de rede seria proibitivamente cara, resultando em paridade de rede sendo alcançada imediatamente.

Muitas vezes, é feito para edifícios residenciais ocupados apenas ocasionalmente, como cabines de férias, para evitar altos custos iniciais de conexões de serviços públicos tradicionais. Outras pessoas optam por morar em casas onde o custo de serviços públicos externos é proibitivo, ou a uma distância que torna-se impraticável. Em seu livro Como viver fora da rede, Nick Rosen lista sete razões para sair da rede. Os dois primeiros estão economizando dinheiro e reduzindo a pegada de carbono. Outros incluem sobreviventes , preparando-se para o colapso da economia do petróleo e trazendo vida de volta ao campo.

Energia fora da rede para comunidades marginalizadas

Sistemas elétricos centralizados confiáveis ​​proporcionaram constância de abastecimento, o que fortaleceu as sociedades e suas economias. A eletricidade oferece oportunidades para melhorar a produtividade, o aprendizado e os usos finais higiênicos em casa, como cozinhar sem o uso de fontes de combustível de biomassa poluentes, mas em 2016, 20 por cento das pessoas em todo o mundo viviam sem ela. Preencher a lacuna do atual subprovisionamento de eletricidade da rede para o acesso universal foi projetado para exigir US $ 17 trilhões e 30 anos, mesmo em um cronograma rigoroso. Os pesquisadores argumentaram que a falta de infraestrutura de energia centralizada pode resultar em baixa resiliência a danos à produtividade e propriedade causados ​​por mudanças climáticas e clima severo. Além disso, as vantagens da geração e distribuição de energia central estão diminuindo em face da degradação climática devido à geração movida a combustível fóssil, vulnerabilidades a eventos climáticos extremos e manipulação eletrônica e processos cada vez mais complexos de projeto e regulamentação.

Os sistemas de energia descentralizados e fora da rede podem constituir uma alternativa provisória sustentável para estender as redes nacionais aos consumidores rurais. Aqueles que usam energia limitada fora da rede como um suporte para um eventual acesso à rede podem acumular conhecimento, comportamento e produtos de eficiência energética que conferem resiliência adicional enquanto as redes da rede aumentam em confiabilidade e neutralidade de carbono . No entanto, fornecer eletricidade fora da rede para usuários rurais sem incluir também treinamento e educação sobre seu uso e aplicações pode resultar em subutilização. Para neutralizar essa possibilidade, os sistemas fora da rede devem refletir as estruturas, valores e costumes culturais das comunidades anfitriãs.

Os sistemas elétricos fora da rede podem alimentar residências individuais ou uma comunidade ligada em um arranjo compartilhado conhecido como micro-rede . Além disso, eles podem ser alimentados por fontes de energia renováveis ​​ou por combustíveis fósseis convencionais. No Quênia, o município de Mpeketoni iniciou um projeto comunitário de micro-rede movida a diesel (o Projeto de Eletricidade Mpeketoni [MEP]) em 1994 com um gasto de aproximadamente US $ 40.000 e, eventualmente, cresceu para servir 105 residências e 116 comerciais, educacionais, governo e edifícios de saúde. O MEP demonstrou efeitos imprevistos de oferta e demanda quando artesãos usando ferramentas movidas a eletricidade MEP aumentaram sua produtividade o suficiente para causar depreciação de seus produtos, necessitando de abaixar seus preços; no entanto, volumes maiores de vendas acabaram compensando essas perdas. A eletricidade MEP facilitou o armazenamento refrigerado de produtos agrícolas, além do bombeamento de poços, o que permitiu aos alunos que antes passavam várias horas por dia buscando água, passarem esse tempo estudando à noite sob a luz elétrica. A eletricidade fornecida pelo MEP também ampliou o horário de ensino e saneamento nas escolas locais por meio de iluminação elétrica e água bombeada. O projeto MEP fora da rede teve vários benefícios diretos e indiretos para os membros da comunidade, e porque o MEP enfatizou a promoção do uso de eletricidade e a comunidade tinha a capacidade de pagar taxas nominais pelo seu uso, o projeto obteve 94 por cento de recuperação de custos em seu primeiros dez anos de operação.

Veja também

Galeria

  • Sistema de gerador de vento DIY incompleto

  • Um sistema fotovoltaico solar

  • Esquema de um sistema de aquecimento solar ativo

  • Lagoas de tratamento podem ser usadas para purificar a água

  • O armazenamento de calor e frio pode ser combinado com bombas de calor para uso na estufa doméstica ou para aquecer a própria casa

Referências

links externos