Niniejszy przewodnik jest przeznaczony dla wszystkich osób zainteresowanych bardziej zrównoważonym wykorzystaniem energii w swoich projektach budowlanych. Zawiera on przegląd najbardziej skutecznych i powszechnie dostępnych metod uczynienia budynków „bardziej ekologicznymi” pod względem zużycia energii.
Podzieliliśmy go na dwie główne sekcje, abyś mógł rozważyć zarówno sposób zasilania budynku, jak i mądre wykorzystanie energii po jej podłączeniu. Sekcja I skupia się na alternatywnych źródłach energii odnawialnej, które można włączyć do projektu budynku. Sekcja II zawiera strategie mające na celu zmniejszenie ilości energii zużywanej przez ukończony projekt.
Przewodnik jest bardziej ukierunkowany na projekty mieszkaniowe niż duże projekty komercyjne lub publiczne, chociaż informacje mają zastosowanie we wszystkich dziedzinach. Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji technicznych na którykolwiek z tematów, w każdej podsekcji znajdują się dalsze zasoby.
I. Alternatywne źródła energii odnawialnej
Jednym z najważniejszych aspektów zrównoważonego rozwoju, który należy wziąć pod uwagę w projekcie budowlanym, jest to, skąd będzie pochodzić energia zasilająca ukończony projekt. Zarówno nowe budynki, jak i renowacje oferują możliwości zmiany źródeł energii z konwencjonalnych, opartych na paliwach kopalnych na czystsze źródła energii. Oto najczęstsze opcje czystej energii.
Systemy energii słonecznej
Systemy energii słonecznej zazwyczaj wykorzystują szereg ogniw słonecznych do przekształcania światła słonecznego w energię elektryczną. Systemy łatwo dostępne na rynku obejmują panele fotowoltaiczne (PV) montowane na dachu lub na ziemi, ale istnieje również kilka innych opcji zasilania energią słoneczną.
Systemy fotowoltaiczne zintegrowane z budynkiem (BIPV) wykorzystują cienkowarstwową technologię solarną w elementach budynku, takich jak dachy lub fasady. Pokrycia dachowe wykorzystujące energię słoneczną są najbardziej dostępną i praktyczną opcją dla domów mieszkalnych. Słoneczne pokrycia dachowe obejmują tradycyjnie wyglądające gonty lub dachówki. Mogą one być instalowane jak konwencjonalne pokrycia dachowe i podłączane do sieci lub do baterii akumulatorów.
Trzecią, mniej popularną opcją jest konwersja energii słonecznej na ciepło. Jak sama nazwa wskazuje, technologia solarna przekształca promieniowanie słoneczne w ciepło. Kolektory pochłaniają promienie słoneczne i przekazują to ciepło do płynu nośnego, który płynie w rurach od kolektorów do systemu HVAC lub ciepłej wody w budynku. Chociaż konwersja słoneczno-termiczno-elektryczna rośnie, konwersja termiczna jest obecnie zwykle wykorzystywana do ogrzewania domu i podgrzewania wody.
Plusy, minusy i rozważania
Ponieważ systemy solarne stają się coraz bardziej powszechne, są one również coraz łatwiejsze do znalezienia i tańsze w instalacji. Energia słoneczna jest elastyczną opcją, z różnymi rozmiarami i typami systemów dostępnymi w zależności od potrzeb i budżetu.
Wydajność każdego systemu solarnego zależy od jego wielkości. Jeśli masz ograniczoną przestrzeń na instalację solarną, produkcja energii będzie również ograniczona. Lokalizacja jest również głównym czynnikiem decydującym o tym, ile energii będzie można wyprodukować.
Jeśli w Twojej okolicy nie ma dobrej pogody lub jeśli masz dach, który nie jest zorientowany tak, aby jak najlepiej wykorzystać promienie słoneczne (np. skierowany na południe, jeśli znajdujesz się na półkuli północnej), nadal możesz korzystać z technologii słonecznej – może to po prostu potrwać dłużej, zanim zwróci się Twoja inwestycja finansowa.
Systemy solarne mogą działać poza siecią lub być podłączone do sieci energetycznej. Systemy off-grid są idealne dla osób w odległych lokalizacjach, ale wymagają użycia baterii akumulatorów do przechowywania energii. Ci, którzy mają dostęp do sieci energetycznej, mogą rozważyć podłączenie systemu.
Większość krajów w Europie oferuje net-metering, który pozwala właścicielom systemów na wysyłanie nadmiaru wyprodukowanej energii z powrotem do sieci w celu uzyskania kredytu. Kredyt jest stosowany do rachunków za energię, gdy wydajność słoneczna jest niska i system musi pobierać dodatkową energię z sieci.
W przypadku systemu podłączonego do sieci, nierównomierna produkcja energii jest mniejszym problemem, chociaż wyłączenie z sieci oznacza, że nie będziesz narażony na przerwy w dostawie prądu, które mają wpływ na zwykłe media.
Uwaga na temat akumulatorów
Osoby rozważające instalację systemów solarnych ze względów środowiskowych powinny mieć świadomość, że istnieje debata na temat przyjazności dla środowiska samej technologii.
Szczególne obawy budzą baterie (zarówno w przypadku systemów solarnych, jak i wiatrowych). Produkcja akumulatorów do przechowywania czystej energii wymaga stosowania niezbyt przyjaznych dla środowiska praktyk i materiałów. Wydobycie litu, na przykład, jest energochłonne, a zwłaszcza wodochłonne. Badanie UT Austin z 2017 roku wykazało, że przechowywanie energii słonecznej w akumulatorach „w rzeczywistości zwiększa zarówno zużycie energii, jak i emisje” w porównaniu z systemami podłączonymi do sieci. Recykling baterii po zakończeniu ich żywotności może być trudny, nie tylko ze względu na toksyczne składniki.
Nie ma to na celu zniechęcania do korzystania z akumulatorów w celu przejścia poza sieć, ale zilustrowanie, że wraz z rozwojem alternatywnych technologii odnawialnych będziemy również potrzebować przyszłościowych polityk i praktyk publicznych, aby zająć się lukami i zapewnić, że nie zamieniamy jednego zestawu obaw środowiskowych na inny.
Wiatr
Energia wiatrowa lub małe systemy wiatrowe zasilają dom, wykorzystując wiatr do obracania łopat turbiny, która łączy się z generatorem, który przekształca tę energię obrotową w energię elektryczną. Podobnie jak systemy solarne, turbiny wiatrowe mogą być podłączone do sieci lub poza nią. Systemy wiatrowe off-grid mogą również wykorzystywać baterie akumulatorów do magazynowania nadmiaru energii.
Nie wszystkie turbiny wiatrowe muszą być gigantycznymi konstrukcjami, ale wysokość wieży i średnica wirnika turbiny określą, ile energii można wyprodukować. Co najmniej, należy upewnić się, że turbina jest zamontowana powyżej wszelkich znaczących przeszkód („30 stóp powyżej czegokolwiek w promieniu 300 stóp”, zgodnie z Energy.gov).
Plusy, minusy i rozważania
Prawidłowo zainstalowane turbiny wiatrowe są trwałe i wytrzymałe. Jeśli mieszkasz na obszarze bogatym w zasoby wiatru, turbina może zapewnić ci stabilne, czyste źródło energii. Małe systemy wiatrowe dobrze współpracują z panelami słonecznymi, kompensując nierówne warunki pogodowe.
Przestrzeń jest tutaj ważnym czynnikiem. Kluczem do sukcesu w przypadku turbin wiatrowych jest odpowiedni wybór lokalizacji, w przypadku którego właściciele domów na obszarach wiejskich będą mieli większą elastyczność. Wieże mogą być wolnostojące lub z odciągami, a wieże z odciągami, które są tańsze w instalacji, wymagają miejsca na linie.
Wiatr jest zmienny, więc ilość energii, którą można wygenerować, również będzie zmienna. Badanie średniej prędkości wiatru w danym regionie jest niezbędne, podobnie jak badanie odpowiedniego rozmiaru turbiny dla danej lokalizacji. Lokalne przepisy mogą również powstrzymywać cię przed instalacją turbiny – nie każdy obszar na to pozwala.
Geotermia (gruntowe pompy ciepła)
Systemy geotermalne wykorzystują stałą temperaturę pod powierzchnią ziemi do ogrzewania i chłodzenia domów. Systemy te działają podobnie jak lodówki, a czynnik chłodniczy i woda są pompowane do ziemi w rurach. Ziemia ogrzewa ciecz (zimą) lub chłodzi ją (latem). Podgrzana lub schłodzona ciecz jest następnie rozprowadzana przez grzejniki lub przez konwencjonalny system wymuszonego obiegu powietrza.
Systemy geotermalne są zwykle instalowane jako pionowy system zamkniętej pętli, który jest wiercony prosto w ziemię lub poziomy system zamkniętej pętli, który tworzy ten sam efekt z rurami zakopanymi w układzie siatki lub w pętlach na głębokości 6-10 stóp.
Plusy, minusy i rozważania
Zaczynając od wad, koszt może być czynnikiem zaporowym przy instalacji systemów energii geotermalnej. Pionowe systemy z zamkniętą pętlą wymagają wiertnicy, aby osiągnąć wymaganą głębokość od 300 do 600 stóp, więc początkowy koszt może być trudny do odzyskania.
Poziome systemy zamkniętej pętli są tańsze w instalacji, ale wymagają dużego obszaru do ułożenia wystarczającej ilości rur. Kopanie rowów pod rury jest bardzo uciążliwe, a wielu właścicieli domów nie ma obszaru niezbędnego do ich ułożenia.
Jednak po zainstalowaniu, geotermia jest systemem niedrogim i wymagającym niewielkiej konserwacji. Oprócz tego, że jest to czysta energia, geotermia jest znacznie bardziej wydajna niż inne metody ogrzewania i chłodzenia (około 200-300% wydajności w porównaniu do wysokowydajnych pieców gazowych, 92%). Systemy te są ciche i pracują mniej intensywnie, zapewniając bardziej równomierne źródło ciepła. Są również bardzo trwałe i działają zarówno jako piece, jak i klimatyzatory w jednym.
Biodiesel
Biodiesel to paliwo produkowane z połączenia alkoholu i olejów, takich jak olej roślinny lub tłuszcze zwierzęce. W wyniku tego procesu powstaje czysty olej, który ulega biodegradacji. Oleje mogą być nowe lub używane, a tłuszcz z recyklingu tworzy paliwo o znacznie niższym śladzie węglowym. Powszechnie słyszymy o zastosowaniu biodiesla w pojazdach, ale może on być również stosowany jako dodatek do domowego oleju opałowego. Zazwyczaj dodaje się go do konwencjonalnego oleju opałowego, aby stworzyć mieszankę zawierającą od 5 do 20% biodiesla.
Plusy, minusy i rozważania
Osoby posiadające piece olejowe mogą uznać biodiesel za logiczny sposób na ograniczenie zużycia paliw kopalnych. Jest on łatwy do dodania do zbiorników oleju i nie wymaga niczego nowego w zakresie sprzętu lub konserwacji.
Należy jednak pamiętać, że biodiesel jest rozpuszczalnikiem, więc konieczne jest dokładniejsze monitorowanie elementów układu, takich jak gumowe uszczelki. Z drugiej strony, biodiesel jest droższy niż inne rodzaje paliwa i może być trudny do znalezienia.
Biodiesel wiąże się z odrębnym zestawem kwestii etycznych, które należy rozważyć w odniesieniu do bezpieczeństwa żywności. Podczas gdy przemysł rozwija biopaliwa celulozowe (biopaliwa wytwarzane z materiałów roślinnych, które nie są jadalne), obecnie biodiesel jest zwykle wytwarzany z roślin spożywczych, takich jak soja. Popyt na te uprawy w różnych sektorach doprowadził do wzrostu cen żywności.
II. Oszczędzanie energii
Niezależnie od tego, skąd pochodzi energia, wdrożenie strategii jej mniejszego zużycia jest kamieniem węgielnym każdego ekologicznego projektu budowlanego. W tej sekcji przedstawiamy kilka sugestii dotyczących obszarów, na których należy skoncentrować strategie oszczędzania energii, a także sposoby na zmniejszenie bieżącego zużycia energii w projekcie.
Powłoka budynku
W Europie około 60-80 procent rachunków za energię w gospodarstwie domowym przeznacza się na ogrzewanie, w zależności od regionu, co sprawia, że wydajna powłoka budynku jest krytycznym aspektem wydajności energetycznej domu.
Utrata ciepła jest znaczącym marnotrawstwem całkowitej energii w gospodarstwie domowym, ale istnieje szereg sposobów zarówno zapobiegania, jak i radzenia sobie z nią. Tobias Roberts z Rise wyjaśnia, że straty ciepła w domach można podzielić w następujący sposób:
- Ściany (35%)
- Okna i drzwi (25%)
- Poddasza (25%)
- Piwnice i podłogi (15%)
Utrzymanie ciepła w domu zależy od skutecznego uszczelnienia powietrza, minimalizacji mostków termicznych i odpowiedniej izolacji. Nowe projekty budowlane mają najlepsze możliwości zapewnienia, że domy są odpowiednio uszczelnione za pomocą barier powietrznych i paroszczelnych, że ściany są skonstruowane w taki sposób, że materiały szkieletowe nie tworzą mostków termicznych w obudowie, a poddasza, ściany i piwnice są izolowane co najmniej zgodnie z lokalnymi minimalnymi przepisami budowlanymi.
Projekty renowacyjne mogą być bardziej ograniczone, ponieważ niektóre środki poprawy efektywności mogą być niepraktyczne lub nawet niewykonalne. Niemniej jednak, wszelkie proste wysiłki, takie jak uszczelnianie okien i uszczelnianie drzwi, mogą mieć wpływ na wydajność energetyczną.
Rozważ przeprowadzenie audytu energetycznego, aby uzyskać bardziej szczegółowe wskazówki dotyczące maksymalizacji wydajności cieplnej domu. Audyt energetyczny to najlepszy sposób na ustalenie, gdzie występują straty ciepła i gdzie należy skoncentrować wysiłki remontowe.
Urządzenia
Około 10-20 procent energii zużywanej przez europejskie gospodarstwa domowe przeznaczane jest na urządzenia, więc istnieje możliwość, aby dokonać znaczących zmian, jeśli kupujesz nowe urządzenia do swojego domu.
Unijne przepisy dotyczące etykietowania energetycznego i ekoprojektu zostały opracowane w celu poprawy efektywności energetycznej urządzeń sprzedawanych na kontynencie. Producenci i sprzedawcy detaliczni muszą umieszczać etykiety energetyczne na swoich urządzeniach, co ułatwia konsumentom znalezienie najbardziej energooszczędnego produktu. Etykieta energetyczna informuje o ilości energii zużywanej przez urządzenie w ciągu roku, a także o innych szczegółach dotyczących zużycia zasobów (np. w przypadku pralki informuje o ilości zużywanej wody). Etykieta energetyczna jest łatwa w użyciu – wyższa ocena literowa (od A do G0) oznacza, że urządzenie jest bardziej wydajne.
Różnica może być ogromna – lodówka klasy G o pojemności 300 litrów może zużywać o 60-70 procent więcej energii elektrycznej niż lodówka klasy A, co może stanowić różnicę między wydatkami na energię elektryczną w wysokości 45 euro rocznie lub 150 euro rocznie.
Więcej informacji na temat etykiet energetycznych i wymogów dotyczących ekoprojektu dla różnych typów urządzeń można znaleźć tutaj. Jeśli chcesz kupić urządzenie, sprawdź listę urządzeń w EPREL – Europejskim Rejestrze Produktów Etykietowania Energetycznego.
Oświetlenie
Jeśli chodzi o zmniejszenie zużycia energii przez oświetlenie, warto pomyśleć o oświetleniu dziennym. Oświetlenie dzienne to po prostu praktyka wykorzystywania naturalnego światła w celu zmniejszenia zależności budynku od oświetlenia elektrycznego. Konkretne strategie oświetlenia dziennego obejmują szeroką gamę prostych rozwiązań, takich jak przeniesienie biurka do pracy pod okno, aż po rozbudowane systemy, które przekierowują i skupiają światło dzienne.
Aby w pełni wykorzystać tę strategię, należy włączyć ją do projektu i planowania od pierwszego dnia. W przypadku nowych budynków kwestie związane z oświetleniem mogą wpływać na wybór lokalizacji i projekt budynku, a Ty będziesz mieć lepsze możliwości wyboru konfiguracji okien i podejmowania decyzji dotyczących przestrzeni wewnętrznych z uwzględnieniem funkcji światła.
W przypadku renowacji możliwości reagowania na dostępne zasoby światła będą bardziej ograniczone. Instalacja świetlików lub dodatkowych okien to prosty sposób na dodanie światła dziennego, ale ważne jest, aby rozważyć koszty (zarówno finansowe, jak i koszty związane z wydajnością cieplną budynku) w stosunku do potencjalnych korzyści. Wystarczy dobrze dobrać kolor farby, powierzchnie odbijające światło i rozmieszczenie mebli, aby rozjaśnić pomieszczenie bez ponoszenia dodatkowych kosztów.
Jeśli chodzi o oświetlenie elektryczne, najbardziej efektywnym wyborem będą żarówki LED lub CFL. Każda z nich będzie o wiele lepsza od oświetlenia żarowego pod względem wydajności (około 75% bardziej wydajne). Żarówki CFL mają jednak kilka wad. Największą z nich jest to, że zawierają one niewielką ilość rtęci; nie na tyle, by zaszkodzić komukolwiek w przypadku awarii, ale niezbędna jest właściwa utylizacja. Świetlówek CFL nie można również przyciemniać i nie sprawdzają się one dobrze jako oświetlenie wpuszczane.
Diody LED działają około 25 razy dłużej niż żarówki i 2-4 razy dłużej niż świetlówki kompaktowe. Mogą być droższe z góry, ale łatwo zwracają swój koszt.
Inteligentna technologia
Na rynku dostępne są różne inteligentne technologie, które pomagają monitorować i ograniczać zużycie energii. Ich producenci będą reklamować ich zdolność do oszczędzania energii i pieniędzy. Ich rzeczywista zdolność do tego będzie zależeć od czynników całkowicie poza kontrolą producenta.
Na przykład inteligentne termostaty mogą, ale nie muszą oszczędzać energię. Jeśli masz nieprogramowalny termostat, ale pilnie cofasz go przed snem każdej nocy i przed wyjściem do pracy, korzyścią z inteligentnego termostatu nie będzie oszczędność energii, ale automatyzacja. Zwykły, programowalny termostat również zapewniłby taką korzyść.
Niemniej jednak, inteligentne technologie mogą dostarczać danych na temat zużycia energii – danych, które można wykorzystać do wprowadzania innych energooszczędnych zmian w domu i śledzenia ich skuteczności. Podobnie jak w innych obszarach, sama technologia nie zapewnia korzyści. Korzyść tkwi w tym, jak ludzie z niej korzystają.
Ludzki element oszczędzania energii
Wybory, których dokonujemy w naszych codziennych czynnościach, odgrywają ogromną rolę w zwiększaniu lub zmniejszaniu naszych rachunków za energię. Wiemy już, aby wyłączać światła, gdy nie ma nas w pomieszczeniu i odłączać urządzenia, których nie używamy, ale na zakończenie, oto kilka konkretnych sugestii dotyczących zmniejszenia zużycia energii podczas realizacji projektów zielonego budynku:
Tam, gdzie to możliwe, wykorzystuj naturalną energię, która jest już pod ręką. Pracuj w godzinach dziennych, aby zminimalizować zapotrzebowanie na sztuczne światło. Wykonuj wszelkie zadania na zewnątrz i korzystaj z bryzy, aby zmniejszyć zapotrzebowanie na wentylatory. Zmniejsz zapotrzebowanie na grzejniki, budując lub remontując wiosną i jesienią zamiast zimą.
Zaplanuj swoje podróże do sklepów budowlanych, aby zminimalizować zużycie energii związane z transportem. Możesz wybrać się na przejażdżkę samochodem z kimś, kto ma coś do odebrania w sklepie z narzędziami lub połączyć wyprawę po zaopatrzenie z wyprawą po artykuły spożywcze.
Wreszcie, należy pamiętać o zużyciu energii przez narzędzia. Odłączaj je, gdy nie są używane, a gdy tylko możesz, wybieraj narzędzia ręczne do mniejszych prac. Twoja ludzka energia może czasami nie wydawać się odnawialna i zrównoważona, ale tak naprawdę jest.
