Pozyskiwanie energii słonecznej z fasad budynków
Choć rozwój technologii solarnych pomaga Europie w realizacji założeń transformacji energetycznej, której podstawowym filarem są ekologiczne i zrównoważone metody wytwarzania energii, nadal nie jesteśmy w stanie wykorzystać pełnego potencjału tego zasobu. „W całej Unii Europejskiej dostępnych jest około 60 miliardów metrów kwadratowych niewykorzystanych powierzchni fasad budynków. Podobnie duża jest także powierzchnia dachów, które możemy wykorzystać do wytwarzania energii słonecznej”, wyjaśnia Nicole Meulendijks, kierowniczka projektu Envision z ramienia organizacji badawczej TNO w Niderlandach. Co więcej, w najbliższej przyszłości zapotrzebowanie budynków na energię będzie musiało być zaspokajane przy pomocy lokalnych i zrównoważonych źródeł, aby jeszcze bardziej ograniczyć emisję CO2.
W pełni zintegrowana fotowoltaika
W ramach prac nad finansowanym ze środków Unii Europejskiej projektem Envision badacze poszukiwali rozwiązań, które umożliwiłyby sprostanie tym wyzwaniom, zapewniły odpowiednio wysoki poziom efektywności energetycznej, a zarazem nie oszpecały budynków. W tym celu opracowali koncepcję kompleksowej renowacji budynku, która pozwala na pełną integrację systemów umożliwiających wytwarzanie energii słonecznej ze wszystkimi powierzchniami. W związku z nową koncepcją powstał szereg zróżnicowanych rozwiązań umożliwiających wytwarzanie energii elektrycznej oraz cieplnej przy pomocy całej powierzchni budynków, w tym ścian, dachów, a nawet okien. Ta idea stanowi odejście od dominującego dotychczas poglądu, według którego panele fotowoltaiczne to elementy, które powinny być instalowane jako oddzielne urządzenia. „W pierwszej kolejności skupiliśmy się na niewidocznych elementach elewacji zdolnych do pochłaniania ciepła słonecznego”, dodaje Meulendijks. „Następnie opracowaliśmy elastyczną, modułową koncepcję fasady z systemem montażu na klik. W ramach prac przetestowaliśmy także moduły fotowoltaiczne osadzane w szybach i zweryfikowaliśmy ich działanie”. Istniejące systemy centralnego ogrzewania zostały zastąpione wydajnymi i zrównoważonymi pompami ciepła zasilanymi energią elektryczną wytwarzaną przez panele fotowoltaiczne. Zespół przeprowadził także kompleksowe demonstracje zintegrowanego systemu w szeregu budynków mieszkalnych oraz w biurowcach.
Zmniejszenie oddziaływania na środowisko
Wyniki tych demonstracji potwierdzają korzyści gospodarcze i środowiskowe wynikające z maksymalnego wykorzystania energii słonecznej w środowisku zabudowanym w celu zaspokojenia zapotrzebowania energetycznego budynków. Zespół projektowy szacuje, że koszt wdrożenia nowej technologii może zwrócić się w ciągu siedmiu lat, choć niektóre prognozy są znacznie bardziej optymistyczne. „Przeprowadziliśmy remonty kilku domów w niderlandzkich miastach Eindhoven i Helmond”, wyjaśnia Meulendijks. „Budynki te zostały wyposażone w termoizolację dachów, panele fotowoltaiczne, pompy ciepła oraz elementy elewacji pozwalające na pozyskiwanie ciepła z promieniowania słonecznego. Zebrana energia została wykorzystana do ogrzewania domów i ogrzewania wody na potrzeby mieszkańców”. Demonstracja działania okien wyposażonych w moduły pozwalające na gromadzenie energii została przeprowadzona w budynkach biurowych w Bischofshofen (Austria) i Enschede (Niderlandy). Systemy pozwalające na inteligentną dystrybucję wytworzonej energii elektrycznej oraz ciepła zarówno na poziomie budynku, jak i całej sieci energetycznej, które pozwalają na włączenie nowych rozwiązań do istniejących sieci i systemów grzewczych, zostały opracowane i przetestowane na kampusie Uniwersytetu w Genui. Zmniejszenie zużycia energii wytwarzanej ze źródeł kopalnych, zwiększenie ilości energii odnawialnej i lepsza efektywność energetyczna znacznie przyczynią się do zmniejszenia wpływu budynków na środowisko.
Koncepcja kompleksowego remontu fasady
„Dzięki naszym pracom udało nam się zaprezentować koncepcję kompleksowego remontu, dzięki czemu po raz pierwszy możliwe staje się wykorzystanie wszystkich powierzchni budynku do wytwarzania energii”, mówi Meulendijks. „Nasze rozwiązania pozwalają na wykorzystanie energii słonecznej w maksymalnym możliwym stopniu, a jednocześnie nie wpływają na estetykę i funkcjonalne właściwości fasady budynku”. Rozwiązanie pozwalające na odzyskiwanie energii cieplnej z fasad budynków zostało wprowadzone na rynek przez spółkę joint venture Calosol (strona internetowa w języku niemieckim). Szyby fotowoltaiczne – rozwiązanie opracowane przez jednego z partnerów projektu – zostanie wprowadzone na rynek w najbliższym czasie. Obecnie zespół projektu Envision zamierza wykorzystać opracowane przez siebie technologie w remontowanych i nowo budowanych konstrukcjach we współpracy z partnerami. „Istnieje również możliwość połączenia naszych elementów elewacji i okien pozyskujących energię cieplną z istniejącymi sieciami ciepłowniczymi w miastach oraz dzielnicach”, zauważa Meulendijks. „Zamierzamy skupić się na badaniu tego rozwiązania w niedalekiej przyszłości”.
Słowa kluczowe
Envision, słoneczny, odnawialna, energia, węgiel, dwutlenek węgla, fotowoltaika, ogrzewanie