Czym jest „dom pasywny” i jak optymalizować systemy energetyczne, aby chronić planetę? W tym odcinku Smart Regions odwiedzamy dom bez grzejników w Niemczech, będący częścią projektu badawczego oraz analizujemy sposoby zmniejszenia zależności od paliw kopalnych.
Thomas i Heike mieszkają w domu bez grzejników. Spotkaliśmy się z nimi w dniu, gdy temperatura wynosiła poniżej 0°C w Akwizgranie, w Niemczech. Jak to możliwe? Mieszkają w domu pasywnym. „Temperaturę utrzymuje się dzięki mocnej izolacji termicznej i kontrolowanej wentylacji mechanicznej, która wietrzy pomieszczenia bez otwierania okien” – wyjaśnia Thomas Mokelbur. Dom ogrzewany jest pompą ciepła, która częściowo korzysta z energii z paneli słonecznych, o ile pozwalają na to warunki pogodowe.
„Od zawsze marzyłem o mieszkaniu w efektywnym energetycznie domu, który nie zużywa energii” – mówi Thomas. Mieszkanie w domu pasywnym oznacza ogromne oszczędności energii. Rodzina płaci pięciokrotnie mniej niż przeciętne gospodarstwo domowe.
Jednak młodzieńcze marzenie Thomasa przynosi korzyści nie tylko jego kieszeni, ale także planecie.
Budynki odpowiadają za 40% całkowitego zużycia energii w UE i 36% emisji gazów cieplarnianych. To liczby, które starają się ograniczyć europejskie projekty takie jak Urban Energy Lab 4.0, finansowany przez Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego.
Rozwój nowych systemów energetycznych
Na Uniwersytecie Technicznym w Akwizgranie (RWTHAachen) wdrożono nowatorską infrastrukturę testową do badania systemów energetycznych przyszłości oraz współdziałania różnych elementów: użytkowników, budynków, systemów energetycznych i sieci elektrycznej.
W laboratorium można symulować warunki klimatyczne i energetyczne pomieszczenia lub całego miasta. „Staramy się zrozumieć interakcję między użytkownikiem, jego zachowaniem, budynkiem, systemem energetycznym a wpływem na sieć energetyczną, aby zoptymalizować przyszłe systemy i uczynić je bardziej efektywnymi” – mówi Rita Streblow, koordynatorka Urban Energy Lab 4.0.
„Nie możemy sprowadzić całego osiedla do laboratorium, więc musimy badać poszczególne elementy oddzielnie”. Jednym z tych elementów jest użytkownik. Często analizuje się techniczne aspekty budynku i systemu, ale pomija się użytkownika.
Najbardziej wyróżniającym się stanowiskiem testowym jest klimatyzowane pomieszczenie monitorowane kamerą na podczerwień. Eksperymentalne pomieszczenie – które można przekształcić w biuro, salon lub sypialnię – odtwarza warunki klimatyczne panujące w prawdziwym budynku. I można je ogrzewać lub schładzać w zakresie od 18°C do 45°C. Tutaj bada się potrzeby użytkowników i ich interakcję z systemem energetycznym w zależności od różnych scenariuszy.
Co robi użytkownik, gdy odczuwa zimno lub ciepło? Jak jest zimno, czy zakłada sweter? Czy zwiększa ogrzewanie? To wpływa na zużycie energii.
Klimatyzowane pomieszczenie wyposażono w sieć rur do ogrzewania. Ciepło dostarcza pompa ciepła z laboratorium. Dodatkowo badana jest możliwość uczynienia projektu bardziej zrównoważonym.
Pompy ciepła będą kluczową technologią przyszłości w ogrzewaniu budynków, twierdzi Christian Vering, koordynator laboratorium pomp ciepła. Jednak wytwarzają one emisje zanieczyszczające środowisko ze względu na używane czynniki chłodnicze. „Wyzwanie polega na wykorzystaniu naturalnych czynników chłodniczych, które są łatwopalne, dlatego analizujemy, które płyny mogą być najlepsze”.
Urban Energy Lab 4.0 posiada również stanowisko testowe do analizy wpływu ekstremalnych warunków pogodowych na elewacje budynków oraz ich wnętrza. Badany jest również wpływ systemów energetycznych na sieć elektryczną.
Projekt kosztował 5,5 miliona euro. 45% sfinansowano z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego, kolejne 45% z budżetu Federalnego Landu Nadrenia Północna-Westfalia, który przeznaczył prawie 2,5 miliona euro. Pozostałe 10% pochodziło od niemieckich instytutów badawczych.