Độc lập về năng lượng: sưởi ấm và phát điện độc lập

Sưởi ấm và phát điện độc lập: độc lập về năng lượng để tăng khả năng tự túc

Những chủ nhà sử dụng năng lượng sưởi, nước nóng sinh hoạt và điện gia dụng tự cung tự cấp để đáp ứng 100% nhu cầu sử dụng năng lượng trong nhà sẽ nhận được nhiều lợi ích từ sự độc lập về năng lượng. Nói một cách đơn giản, như vậy nghĩa là chủ nhà không phụ thuộc vào các tiện ích công cộng và không phải trả thêm chi phí khi tiêu thụ năng lượng. Ngoài ra, nguồn cung cấp độc lập cũng đóng góp phần lớn vào công tác bảo vệ môi trường và chống biến đổi khí hậu. Xét cho cùng, người dùng chỉ có thể độc lập về năng lượng khi sử dụng các nguồn tái tạo. Với các công nghệ đã qua thử nghiệm và kiểm chứng, Viessmann đang trên hành trình hướng tới nhà ở độc lập về năng lượng. Đọc thêm về chủ đề này trong các phần sau.

Sự khác biệt giữa độc lập về năng lượng thực sự và độc lập về năng lượng trên bảng cân đối kế toán

Những ngôi nhà tự tạo ra phần lớn năng lượng cần thiết nhờ điện năng hoặc nhiệt từ hệ thống năng lượng mặt trời có thể được coi là độc lập về năng lượng. Cần phân biệt giữa khả năng tự túc "thực sự" và trên "bảng cân đối kế toán".

• Nguồn cung cấp năng lượng hoàn toàn độc lập: nếu một ngôi nhà thực sự có thể tự đáp ứng hoàn toàn nhu cầu sử dụng năng lượng thì được cho là có khả năng tự túc năng lượng thực sự. Do đó, việc kết nối với nguồn điện bên ngoài hoặc nguồn cấp nhiệt không còn cần thiết nữa.
• Nguồn cung cấp năng lượng độc lập trên bảng cân đối kế toán:  nếu một công trình độc lập có mức tăng năng lượng mỗi năm gần tương ứng với mức tiêu thụ thì được coi là độc lập về năng lượng trên bảng cân đối kế toán. Ví dụ điển hình là "nhà cân bằng năng lượng", đây là ngôi nhà tự tạo ra năng lượng tương đương với lượng tiêu thụ.

Các công trình có mức cân bằng năng lượng ở trạng thái ổn định –– tức là  độc lập về năng lượng trên  bảng cân đối kế toán –– không phải nghiễm nhiên độc lập với nguồn cấp bên ngoài. Đây là do có sự khác biệt theo mùa giữa mức tạo ra năng lượng và nhu cầu sử dụng cao điểm: trong khi hệ thống quang điện tạo ra năng lượng dư thừa vào mùa hè, thì sản lượng vào mùa đông lại hầu như không đủ để đáp ứng nhu cầu gia tăng. Có thể khắc phục tình trạng mất cân bằng đó bằng cách dựa vào các công ty điện lực bên ngoài. Do đó, chủ nhà sẽ không hoàn toàn độc lập theo cách này. Khi đó, sẽ cần đến các giải pháp kỹ thuật như bình trữ và bộ lưu trữ điện năng của Viessmann. Những yêu cầu kỹ thuật khi sử dụng các giải pháp này được trình bày bên dưới. Giải pháp lưu trữ giúp giảm đáng kể sự phụ thuộc vào năng lượng của công trình.

Mức độ tự cung cấp: từng bước tiến tới sự độc lập về năng lượng

Có thể phân biệt mức độ độc lập về năng lượng của công trình bằng một thông số kỹ thuật tính bằng độ. Mức độ tự cung cấp được xác định dựa trên phép so sánh lượng năng lượng cần thiết với lượng năng lượng tự tạo ra để cho ra một giá trị số. Giá trị  càng cao thì mức độ độc lập về năng lượng càng lớn. Trái lại, mức độ tự cung cấp càng cao thì sự phụ thuộc vào lưới điện công cộng, công ty điện lực và giá nhiên liệu hóa thạch trên thị trường toàn cầu càng thấp. Đối với mỗi công trình được xem xét, có thể nhận biết mức độ tự cung cấp theo:

• Điện năng
• Nhiệt
• Tổng năng lượng

Khi độc lập về điện tới 100%, một ngôi nhà sẽ không cần nối với lưới điện công cộng hoặc mua các dịch vụ điện. Nhưng điều này không liên quan đến mức độ độc lập của ngôi nhà trong việc sản xuất năng lượng sưởi và nước nóng sinh hoạt. Trong thời đại giá nhiên liệu đầy biến động và trình độ nhận thức về bảo vệ khí hậu tăng lên, thì mục tiêu là trở nên độc lập nhất có thể. Ngay cả khi không lập tức trở nên độc lập "thực sự" và đạt được mức độ độc lập 100% về tổng nhu cầu sử dụng năng lượng, việc triển khai từng bước hướng tới mục tiêu sẽ giúp tiết kiệm chi phí trong tương lai và đạt được mục tiêu chống biến đổi khí hậu.

Độc lập về năng lượng trong công trình mới: điều kiện tiên quyết, lập kế hoạch và lựa chọn

Để đạt được sự độc lập về năng lượng trong công trình mới, cần phải lập kế hoạch chắc chắn. Nói cách khác, tất cả các bộ phận của công trình đều phải tương thích tối ưu. Do đó, các bề mặt lớp vỏ bọc chỉ cần đạt mức thất thoát năng lượng tối thiểu, còn các bộ phận trong suốt như cửa sổ và cửa ra vào lại phải thu nhiều năng lượng mặt trời vào nhà trong mùa đông. Các thiết bị điện cũng phải hoạt động đặc biệt hiệu quả để giảm lượng điện tiêu thụ đến mức tối thiểu. Nếu đáp ứng được các điều kiện này, xét về góc độ kinh tế, công trình có khả năng cao vận hành độc lập về điện năng.

Có sẵn các chương trình mô phỏng đặc biệt để giúp xem xét các tương tác tiềm năng trong nguồn cung cấp sau này ở giai đoạn thiết kế. Nhờ đó, có thể xác định rõ kết cấu nền móng và các điều kiện kỹ thuật trước khi đặt móng nhằm đạt được khả năng cung cấp năng lượng độc lập, tối ưu.

So sánh ba cách kết hợp: có thể sử dụng ba tổ hợp hệ thống đã lắp đặt để xem xét kỹ hơn nguồn cấp điện và nhiệt độc lập trong nhà mới xây:

• Hệ thống quang điện và hệ thống nhiệt năng mặt trời
• Hệ thống quang điện và máy nước nóng bơm nhiệt
• Hệ thống quang điện và pin nhiên liệu

Sưởi ấm độc lập bằng hệ thống quang điện và hệ thống nhiệt năng mặt trời: nguồn cấp nhiệt độc lập quanh năm nhờ năng lượng mặt trời

Hệ thống quang điện (PV) kết hợp với hệ thống nhiệt năng mặt trời giúp đáp ứng nhu cầu dùng nhiệt hằng năm của ngôi nhà. Trước hết, hệ thống nhiệt năng mặt trời thu nhiệt qua các bộ thu năng lượng mặt trời có bề mặt lớn được lắp đặt trên mái nhà, sau đó truyền nhiệt vào bình trữ. Trong trường hợp này, đây là bình trữ nước dành cho nhà biệt lập. Bằng cách này, có thể lưu trữ nhiệt năng trong một khoảng thời gian dài trước khi được đưa vào sử dụng nhiều hơn để sưởi ấm và đun nóng nước sinh hoạt trong mùa đông. Như vậy, hệ thống sưởi đang hoạt động chỉ cần lấy nhiệt trực tiếp từ bình trữ để sưởi ấm các phòng và đun nóng nước sinh hoạt. Nếu điều kiện thuận lợi, những chủ nhà sưởi ấm độc lập theo cách này có thể sử dụng năng lượng đã dự trữ cho đến tận mùa xuân mà không cần phải vận hành bộ sưởi tăng cường. Ngoài ra, cũng có thể lắp đặt thêm bộ lưu trữ điện năng như Vitocharge VX3 để đạt được mức độ tự cung cấp nguồn điện hoàn toàn.

Máy nước nóng bơm nhiệt và hệ thống quang điện được sử dụng đồng thời giúp tăng khả năng độc lập về năng lượng –– với điều kiện là công trình được cách nhiệt tốt và các thiết bị điện gia dụng không "tiêu tốn điện" không cần thiết. Ngoài ra, các tấm năng lượng mặt trời và bộ lưu trữ điện năng của hệ thống năng lượng mặt trời phải đủ lớn để đảm bảo nguồn cung cấp ngay cả trong những tháng nhiều mây trong năm.

Sưởi ấm độc lập bằng pin nhiên liệu và hệ thống quang điện –– độc lập quanh năm nhờ hydro

Cùng với hệ thống quang điện và bộ lưu trữ điện năng, hệ thống sưởi bằng pin nhiên liệu đảm bảo cung cấp điện và nhiệt độc lập quanh năm. Sản lượng điện của hệ thống quang điện được ứng dụng cho hộ gia đình và cấp nguồn cho xe điện, đặc biệt là vào mùa hè. Điện năng dư thừa sẽ được lưu trữ trong hệ thống pin như Vitocharge VX3. Khi ngoài trời nhiều mây và trở lạnh, bộ phát nhiệt, trong trường hợp này là pin nhiên liệu, sẽ dần đảm nhận việc phát nhiệt. Nếu hệ thống quang điện mặt trời đủ lớn thì cũng có thể đáp ứng nhu cầu dùng nhiệt trong mùa đông nhờ có bộ lưu trữ, từ đó giúp đạt được mức độ tự tiêu thụ và tự cung cấp cao.

Độc lập về năng lượng trong nhà ở biệt lập –– lợi ích và thời điểm gặt hái thành quả

Về mặt kỹ thuật, nguồn cấp điện và nhiệt hoàn toàn độc lập chỉ hữu ích nếu bộ thu và bình chứa có kích thước lớn. Do đó, tỷ lệ giữa chi phí năng lượng tiết kiệm được và khoản đầu tư ban đầu phải nằm trong một phạm vi nhất định để có thể khấu hao. Như vậy, đối với nhà ở biệt lập, sẽ rất lãng phí để đạt đến khả năng độc lập hoàn toàn ở mức 100   %. Thay vào đó, một ngôi nhà nên hướng tới mục tiêu đạt được mức độ tự cung cấp cao nhất mà vẫn kết nối với lưới điện công cộng để được cung cấp điện và nhiệt ngay cả trong khoảng thời gian tải cực đại. Tuy nhiên, các chung cư, cơ sở chính quyền địa phương và công nghiệp lại có thể nhận được nhiều lợi ích khi cố gắng đạt được mức độ độc lập hoàn toàn về lâu dài. Để làm được điều đó, cần lập ra kế hoạch vững chắc và sử dụng các phương án kỹ thuật cũng như nguồn tài nguyên một cách có trách nhiệm.  

Kiểm tra các nhà cung cấp năng lượng và thay đổi nếu cần: chọn sử dụng khí đốt xanh và điện xanh để thúc đẩy việc mở rộng và sử dụng năng lượng tái tạo. Đó là lý do tại sao bạn nên tìm hiểu kỹ về các nhà cung cấp năng lượng và cân nhắc thay đổi nhà cung cấp nếu cần. Nhờ đó, người dùng có thể kiểm soát năng lượng mà mình tiêu thụ đến từ đâu và từ nguồn nào. 

Chú trọng đến hiệu suất năng lượng của các thiết bị gia dụng: nên chú ý đến hiệu suất của hệ thống sưởi – bạn có định mua một chiếc máy giặt mới, tủ lạnh mới hoặc các thiết bị khác cho nhà bếp và phòng giải trí không? Sau đó, hãy xem xếp loại hiệu suất năng lượng và lượng điện năng mà các thiết bị này tiêu thụ. Cách hiệu quả nhất là bù đắp sự thiếu hụt năng lượng về lâu dài và rút phích cắm của những thiết bị tiêu tốn nhiều điện năng trong năm qua.

Sưởi ấm ít và hợp lý hơn: ngay cả hệ thống sưởi lý tưởng và hiệu quả nhất cũng có thể tiết kiệm thêm chi phí nếu được sử dụng ở mức độ vừa phải và được điều chỉnh tối ưu theo nhu cầu sưởi ấm và dùng nước nóng thực tế. Xét cho cùng, năng lượng rẻ nhất là năng lượng không bị tiêu hao ngay từ đầu. Ngoài ra, hãy sử dụng công nghệ nhà ở thông minh và quản lý tài sản thông minh hiện nay để tiết kiệm chi phí năng lượng. Viessmann có thể hỗ trợ cung cấp các giải pháp tiên tiến để điều chỉnh và kiểm soát các bộ phát năng lượng.

Tiết kiệm nước nóng sinh hoạt: lượng nước nóng tiêu thụ hàng năm có thực sự cần thiết hay không? Cụ thể, khi sử dụng nước nóng sinh hoạt, người dùng có thể tiết kiệm được rất nhiều năng lượng thông qua việc thay đổi thói quen đơn giản – vì lợi ích của môi trường và giúp bạn tiết kiệm chi phí. Vì vậy, khi hướng đến mục tiêu sưởi ấm độc lập, hãy đồng thời cân nhắc việc sử dụng nước độc lập. Các sản phẩm thông minh, hữu ích bao gồm vòi sen thông minh và các phương pháp khác, giúp tối ưu hóa mức tiêu thụ nước nóng. 

Hiện đại hóa năng lượng: có vô số biện pháp giúp tối ưu hóa hiệu suất năng lượng cho chính ngôi nhà của bạn. Từ cân bằng thủy lực cho hệ thống sưởi đến việc thiết kế lớp cách nhiệt tốt hơn cho mặt ngoài của công trình và cửa sổ. Qua đó không chỉ nâng cao khả năng tiết kiệm, mà còn làm tăng giá trị của ngôi nhà. Bạn có thể tìm hiểu thêm về từng phương án trong hướng dẫn sử dụng năng lượng hiệu quả của chúng tôi.