Budynki optymalnie wykorzystujące ciepło słoneczne
Zapotrzebowanie energetyczne budynków odpowiada za dużą część emisji dwutlenku węgla (CO2). Wykorzystanie odnawialnej słonecznej energii cieplnej do zmniejszenia zależności od paliw kopalnych jest zatem przedmiotem intensywnych prac badawczo-rozwojowych. Aby jednak można było zaoferować atrakcyjne cenowo rozwiązania, potrzebne są udoskonalenia techniczne i ekonomiczne. W ramach projektu NANOPCM ("New advanced insulation phase-change materials") finansowany ze środków UE zespół badawczy zajmował się tworzeniem nanotechnologicznych materiałów do magazynowania energii cieplnej, nadających się do wykorzystania z konwencjonalnymi materiałami budowlanymi. Materiały ulegające przemianie fazowej (PCM) magazynują i uwalniają nagromadzone ciepło w procesie topnienia lub zamarzania, dzięki czemu mogą dostarczać ciepła lub zimna na żądanie. Idealnie nadają się do wykorzystywania słonecznej energii cieplnej, której ilość zmienia się w zależności od warunków pogodowych i pory dnia. Ich wysoka gęstość magazynowania energii jest szczególnie atrakcyjna dla izolacji przeznaczonych do budynków. Naukowcy opracowali dwie kategorie produktów: enkapsulowane PCM wykorzystujące nanomateriały jako dodatki oraz pianka poliuretanowa zawierająca PCM i nanomateriały. Pierwszą z technologii opracowano w zakładzie pilotażowym przy pomocy techniki chronionej dwoma patentami. Drugą z technologii przygotowano zgodnie ze standardowymi procedurami wytwarzania pianki poliuretanowej, zoptymalizowanymi w celu zastosowania dodatków niewpływających na właściwości mechaniczne, utwardzanie i rozprężanie pianki. Dzięki wykorzystaniu istniejących procedur i procesów możliwe było znaczące obniżenie kosztów. Pierwotnie założono okres zwrotu wynoszący do sześciu lat. Udało się osiągnąć znacznie lepszy wynik, wynoszący dwa lata, po uwzględnieniu oszczędności kosztów i energii zapewnianych przez nowe panele. Ważnym elementem projektu była ocena cyklu życia i badania toksyczności. Opracowano również oprogramowanie do symulacji zachowania termicznego produktów wyposażonych w technologię NANOPCM. Może być ono z łatwością wykorzystywane przez architektów, inżynierów itp. do określania potencjalnej oszczędności energii i osiągalnej temperatury w budynku, w którym zastosowano materiały izolacyjne NANOPCM. Inteligentne materiały izolacyjne wykorzystujące nanotechnologię oraz odpowiednie techniki produkcji pozwolą znacząco podnieść zdolność izolacji budynków do magazynowania energii cieplnej, co przełoży się na ograniczenie strat ciepła poprzez ściany i dachy. Dzięki technologii NANOPCM realizacja ambitnego celu UE w zakresie ograniczania zużycia energii będzie łatwiejsza. Film wideo na temat projektu można zobaczyć tutaj .
