A Holnap városa - okosüveg jelenti a fordulatot a városi energiafelhasználásban

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 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.

http://jovonk.info/2015/01/25/holnap-varosa-okosuveg-jelenti-fordulatot-varosi-energiafelhasznalasban