Van
egy világprojekt, ami alternatívát nyújt a jövőben tudósok szerint és a
mai pazarló városszemléleten kíván változtatni. Ez a
Morgenstadt-projekt. A Föld hétmilliárd fős lakosságának több mint fele
él városokban, és 2050-ig ez a szám megközelíti a tíz milliárdot. A
nagyvárosok klimatikus összeomlásának elkerülése érdekében az egyetlen
alternatívát az energiahatékony épületek jelentik. Az üveghomlokzatok,
amelyek környezetbarát villamosenergiát állítanak elő, biztosítják az
épület hőszigetelését és fényvédelmét, automatikusan alkalmazkodnak a
fényviszonyokhoz, hozzájárulnak az éghajlat védelméhez. Természetesen a
teljes projekt minden területre kiterjed, az alább vázoltak csak az
egy-egy város töbmillió négyzetméternyi üvegfelület ésszerű és
gazdaságos kihasználására példa.
Kérdezhetnénk, hogy a jövő akkor modernség kihasználásával mégis - A vissza a természethez! - emblematikussággal is bír?
Wilhelmsburg
a Hamburgba látogató turisták számára kevésbé kedvelt célpont volt
korábban a "kevés és unalmas látnivaló" miatt. Most azonban változik a
helyzet: ez a városrész ad otthont a "legzöldebb háznak" a
Hanza-városban. Az úgynevezett bio-reaktor homlokzattal rendelkező,
ötemeletes BIQ (ház bio intelligencia hányadossal) a fenntartható
építészet egyik úttörője.
Az
épület homlokzata és üvegpaneljei között algák nőnek, biomasszát és hőt
termelve a fény és a szén-dioxid együttes felhasználásával. Ez a
biomassza közvetlenül biztosítja az épületben található 15 lakás fűtését
hőcserélőkön keresztül. Az előállított biogázt tüzelőanyag-cella
alakítja át villamos energiává és hővé. Egy ellenőrzési rendszer
szabályozza a energiaelosztást és egyben az algák növekedését is oly
módon, hogy a fotoszintézishez szükséges CO2-ot a
tüzelőanyag-cellából egzakt mennyiségben adagolja számukra. Az
organizmusok egy évben 4500 kilowattóra villamos energiát állítanak elő,
amely két háztartás számára elegendő. A demonstrációs projektben a
fennmaradó villamosenergia-igényt a közösségi elektromos hálózatból
biztosítják. Ezzel szemben a homlokzat többlet hőt termel a naposabb
napokon. Ezt visszatáplálják a helyi fűtési hálózatba vagy tárolják
geotermikus szondákban tárolják. Télen, amikor a bio reaktor kevesebb
hőenergiát termel, a BIQ ezekből a tároló eszközökből biztosítja a
szükséges energiamennyiséget.
Az alga ház úttörő szerepet játszhat a jövőbeni építési projekteknél. A városok abszolút CO2
kibocsátók: globális szinten a felhasznált primer energia 75%-t
fogyasztják el, és az üvegházhatású gázkibocsátás 80%-át okozzák,ami
növekvő tendenciát mutat, és párosul a világ lakosságának növekedésével.
Klaus Sedlbauer a Fraunhofer Institute for
Building Physics (Frauenhofer Építésfizikai Intézet - IBP) vezetője
szerint, minél előbb meg kell találni e tendencia megfékezésének módját.
"Az elsődleges energiaforrások körülbelül 40 százalékát használjuk
fel épületeink fűtésére és hűtésére, melyben hatalmas megtakarítási
potenciál rejlik. Célunk, hogy Közép-Európában is a figyelem
középpontjába kerüljön ez a probléma." Ezen kívül szükségszerű az
épületek fosszilis tüzelőanyag felhasználásának kiváltása megújuló
energiaforrásokkal, beleértve a zöld energia tárolását is - tette hozzá
Sedlbauer.
A
várostervezőknek és építészeknek most kell sürgősen cselekedniük:
olyan okos házakra van szükség, amelyek megtermelik az épület számára
szükséges villamos energiát és magát a hőenergiát is. És ezzel
egyidejűleg kényelmes és biztonságos lakókörnyezetet kínálnak. Az IBP a
„Jövő városa" projekt alapjainak megteremtésén dolgozik a Fraunehofer
további 11 intézetével karöltve. A kutatók hat városra koncentrálva -
Szingapúr, Koppenhága, New York, Berlin, Freiburg és Tokió – alkotnak
meg koncepciókat azzal a céllal, hogy a nagyvárosok sikeres energia
fordulatát elérhessék, figyelembe véve azok eltérő jellemzőit és
feltételeit.
Egy
dolog már most világos a tudósok számára: mindenhol egy olyan
intelligens elektromos áram- és fűtési hálózat az elemi előfeltétel,
amely számos különböző energiaszállítót kapcsol össze mind az
energiafogyasztás mind az energiatermelés oldaláról.
Az intelligens hálózatok (Smart Grids)
két kulcsfontosságú eleme az épületek intelligens technológiái és az
épületautomatizálás. Például a szolár technológia beintegrálása az
épületbe egyszerűbb lenne, mint az algáké. Napelem modulok
megjelenhetnek a tetőkön, villamosenergia-termelő ablakok formájában
vagy az épületburokba integrálva. A kiegészítő energiatároló egységek
biztosítják, hogy amilyen mértékben csak lehet a helyben megtermelt
napenergia hasznosuljon az épületeknél. A napenergia tárolásával
kiküszöbölhető a napenergia ingadozása miatt jelentkező energiahiány
szükség szerinti pótlása. A szolár – termál eszközök emellett energiát
biztosítanak a melegvíz előállításához, a tetőn elhelyezett
napkollektorok a napsugárzást hővé alakítják át. A hőcserélő
alkalmazható vízmelegítésre egy egységben, melyet aztán a konyhában, a
fürdőben fel lehet használni és így megtakarítható a fűtési energia. A
napkollektorok is kombinálhatók az úgynevezett szorpciós légkondicionáló
berendezésekkel, amelyek a hőt lehűtik, lehetővé téve a felesleges hő
felhasználását nyáron is.
Ha emellett a meglévő épületeket energetikailag fejlesztik, a CO2-kibocsátás tovább csökken. A berlini Műszaki Egyetem (Technische Universität Berlin) kutatói a „Berlin Intelligens Energiaellátása 2037-re"
("Intelligente Energieversorgung für Berlin 2037") című tanulmányukban
például megállapították, hogy a főváros teljes energiaigénye
45-50%-kal csökkenthető kizárólag olyan energiatakarékossági
intézkedésekkel, mint például az új fűtési rendszerek és ablakok
alkalmazása.
Az a tény, hogy a Holnap városa (Morgenstadt) koncepció
valósággá válik, és hogy a nagy teljesítményű modulok, kollektorok és
energiatakarékos ablakok univerzális módon, az összes alkalmazásban
teret nyernek, nagymértékben befolyásolja az üvegipar, mint kulcságazat
fejlesztéseit is. A modern üveg homlokzatok védenek a nyári hőség
ellen, és kiküszöbölik a légkondicionáló rendszerek óriási
energiaigényét.
Ablaktáblák,
amelyek az úgynevezett elektro-króm nano-részecskékkel vannak
felszerelve, az elektromos feszültség vagy más kiváltó tényező, mint
például a nap sugarai vagy fűtés hatására megváltoztatják fényáteresztő
képességüket, így nyújtva védelmet a napsütés ellen. Másrészt az ablak
homlokzatok olyan jól szigeteltek, hogy nem engedik a hő kiszökését a
téli hónapokban, ugyanakkor a téli nap energiája bejut a szoba
belsejébe. Ezen kívül, az üveg védi a napelemek és napkollektorok
érzékeny abszorber bevonatát az extrém külső időjárási viszonyokkal
szemben, és a speciális bevonatoknak és textúráknak köszönhetően
hozzájárul a fény hatékonyabb elektromos árammá és hővé alakításához.
Új síküveg, amely csak néhány milliméter vastag, a fotovoltaikus ágazat
számára további lendületet adhat: lehetővé teszi a különösen stabil
kettős üvegezésű modulok és üveg szendvicsek előállítását, amelyekbe
fotovoltaikus filmek ágyazhatók.
Az
október 20-24. között megrendezésre kerülő Düsseldorf-i glasstec 2014
kiállítás ráirányítja a figyelmet az üvegre, mint az éghajlatvédelem
növekvő jelentőséggel bíró anyagára.
Az "Intelligens épületburok"
kulcs témájának keretében egy átfogó bepillantást adnak azokra a
szempontokra, amelyek döntően meghatározzák a jövő-orientált,
energetikailag hatékony és fenntartható épületburkokat. Nagyméretű
homlokzat makettek és 1:1 modellek segítségével a Stuttgarti Egyetem
által szervezett „glass technology live" speciális show
keretében bemutatják a legújabb fejlesztéseket. Többek között
illusztrálják, hogy milyen modern hőszigetelő, napvédő és kapcsolható
üvegezési megoldások integrálhatók az épületekbe.
Az egyik példa erre a moduláris szerkezetű "iconic skin" üveghomlokzat,
mely a német Seele cég fejlesztése. A homlokzati elem teljesen
homogénnek tűnik, látható kifüggesztések vagy oszlopok, oldalsó
támasztékok vagy más biztosító elemek nélkül. Az egység belső és külső
üvegből épül fel. Az üvegtáblák között van egy önszabályozó
nyomás-kompenzációs rendszer, amely biztosítja a passzív szellőzést a
külső környezettel való kapcsolata révén.
A Seele cég szerint az üveg szendvicspanel kiváló hő- és hangszigetelő, valamint lehetővé teszi az árnyékoló elemek integrációját is.
A Seele cég szerint az üveg szendvicspanel kiváló hő- és hangszigetelő, valamint lehetővé teszi az árnyékoló elemek integrációját is.
A
3,20-tól maximum 15 méterig terjedő elemnagyságok több emeleten
keresztül egy függőleges, optikai egységet alkotnak. Az egységek
egyedileg tervezhetők, így az ügyfelek szabadon választhatják ki például
a számukra ideális formát, méretet, külső és belső üvegezést, a
színsémát.
A Josef
Gartner cég, mely, az olasz Permasteelisa Csoport leányvállalata,
kifejlesztett egy másfajta funkcionálisan önálló homlokzatot. A CCF homlokzat (Close Cavity Façade)
különlegessége, hogy a belső és a külső homlokzat héj közötti tér
teljesen zárt. A zárt kamrába száraz és tisztított levegőt juttatnak
enyhe túlnyomással, annak érdekében, hogy megakadályozzák a kondenzáció
és szennyeződés bárminemű kialakulását az ablaküvegen – ezzel érve el,
hogy ne kelljen rendszeresen tisztítani, mely egy költséges, bonyolult
folyamat.
A
szakértők véleménye szerint, az épületburok megoldások a fotovoltaikus
rendszerek még nagyobb mértékű integrációját fogják lehetővé tenni a
jövőben.
Az
amerikai Nanomarkets piackutató cég elemzőinek becslése szerint akár
2019-ig az épületbe integrált fotovoltaikus (BIPV) üvegek piaca több
mint háromszorosára - 823 millióról 2,7 milliárd dollárra - növekedhet.
Aktuális jelentésükben a BIPV üveget kulcsfontosságú technológiaként
értékelik zéró energia házak építése kapcsán, amely mind az USA-ban
mind Európában szabvánnyá fog válni a jövőben. A fotovoltaikus ipar már
készül a technológiai kihívásokra.
Cégek, mint például a Heliatek vagy Belectric OPV olyan teljesen átlátszó szolár filmeket
tudnak létrehozni, amely láthatatlan erőművekként működhetnek. A
szerves napelem gyártók mellett a vékonyrétegű modul gyártók is egyre
növekvő számban fejlesztenek fotovoltaikus filmeket. Például a
kaliforniai Miasolé, mely a Chinese Hanergy Group leányvállalata, olyan
fényérzékeny réz filmeket használ, amelyek mára 14% feletti hatásfokot
érnek el – majdnem olyan szintet, mint a hagyományos szilikon
modulokkal.
A
szolár filmek felé eltolódó trend alapján új termelési módszerek is
egyre a figyelem középpontjába kerülnek. A szilikon sejteket szilícium
blokkokból vágják ki, mely egy költséges folyamat, miközben a
vékonyrétegű modulok speciális sütőkben "sülnek". Rugalmas sejteket
ezzel szemben folyamatosan és gyorsan lehet előállítani roll-to-roll
hengerről hengerre történő gőzölögtetéssel vagy hengernyomással.
Annak
érdekében, hogy sikeresen tovább lehessen lépni a BIPV felé,
szükségszerű az üveg és a fotovoltaikus ipar szorosabb együttműködése.
Hogy mely napelemek lesznek alkalmasak, ki integrálja a szolár filmeket
az építészeti üvegekbe, mi lehet mindennek a költsége? "Még mindig sok a nyitott kérdés" Timo Feuerbach szerint, aki a német VDMA (the German Engineering Federation) Glass Technology Forumának szóvivője. A glasstec "Solar meets Glass" kongresszus
október 20-21-én lehetőséget biztosít a szektor szereplői számára, hogy
előkészítsék az utat az együttműködések számára, és ezzel is egy
lépessel közelebb kerüljünk a Holnapvárosához.