Prirodni izvori obnovljive energije u arhitekturi


Obnovljiva energija je energija koja se dobiva iz prirodnih izvora kao što su sunce, vjetar, geotermalna energija, rijeke, mora, i drugi, a koji su obnovljivi (samonadopunjivi). Moguće je razdvojiti obnovljive izvore energije na one čijim se iskorištavanjem stvara CO2 (glavni staklenički plin i glavni krivac za globalno zatopljenje) i one koji ga ne stvaraju. Neki od obnovljivih energenata koji svojim korištenjem (sagorjevanjem) stvaraju CO2 su npr. bioetanol i biodizel. Ono što ih čini ekološki prihvatljivim je činjenica da se proizvode od biljaka (koje ponovo mogu izrasti) i što se njihovim izgaranjem ispušta upravo onoliko CO2 koliko su biljke od kojih se proizvode generirale u sebe tijekom svog rasta.

Osim oranica za uzgoj kultura za biogoriva, Hrvatska je bogata i izvorima obnovljivih energija koje uopće ne stvaraju CO2 i koje se mogu komercijalno koristiti: sunce, potencijalna geoenergija, geotermalna energija, vjetar i hidroenergija. Veliki dio njih je moguće koristiti u zgradarstvu. Pri tome se ne misli na korištenje ekološke energije koja je negdje drugdje proizvedena, već na integraciju sistema za njenu aktivnu proizvodnju u samoj zgradi, na način da zgrada i energija postanu jedan nedjeljivi sistem.

Zgrade se mogu projektirati tako da energiju koriste pasivno i aktivno. Pasivni sistemi koriste energiju, uglavnom toplinsku (dobivenu iz sunca ili tla), bez pretvaranja i dodatne potrošnje na distribuciju. Jednostavno rečeno – automatski, koristeći jedino zakone fizike i mudro oblikovanu arhitekturu. Aktivno korištenje energije podrazumijeva sisteme za manipulaciju, pretvaranje, transport i regulaciju raznih oblika energije.

Tako se od prije navedenih izvora energije na aktivan način u zgradarstvu koriste:


Sunce se kao izvor energije u arhitekturi koristi od njenih početaka, naravno na pasivan način. Tek u 20. stoljeću, razvojem tehnologije i svijesti, počinje i aktivna primjena sunčeve energije u zgradama. Danas su dva osnovna načina korištenja sunčeve energije: toplinski i fotonaponski.

Kod toplinskog načina se koristi toplinski spektar sunčevog zračenja kako bi se zagrijao tekući medij u solarnim toplinskim kolektorima. Tim se medijem zatim (kroz cjevovode i preko izmjenjivača topline) zagrijava potrošna topla voda i voda u sustavima centralnog grijanja. Toplinski način ima jednostavniji princip dobivanja energije, ali složeniji sistem transporta i pretvorbe, kao i ograničenje da se ta energija može koristiti jedino za grijanje vode ili zraka. Toplinski solarni kolektori se proizvode u dva osnovna tipa: pločasti i s vakuumskim cijevima. Kolektori s vakuumskim cijevima su djelotvorniji, ali i skuplji.

Pločasti kolektor   Cijevni kolektor
pločasti    -    solarni toplinski kolektori    -    cijevni

Kod fotonaponskog principa se koristi sposobnost svjetlosti da u određenim materijalima izazove izbijanje elektrona, tj. da stvori električnu struju. Ovdje solarni fotonaponski kolektori proizvode istosmjernu električnu struju koja se dovodi do akumulatorske stanice na pohranu. Takva se energija zatim može koristiti za razne namjene, bilo kao originalno proizvedena istosmjerna struja (6, 12 ili 24V), bilo pretvorena u izmjeničnu struju napona 220V.

Pločasti kolektor   Vakuumski kolektor
solarni fotonaponski kolektori

S obzirom na jasnu podjelu ova dva načina i primjenjivost svakoga od njih u vlastitom području, vrlo se često u primjeni kombiniraju obje metode. Postoje studije isplativosti koje upućuju na veću iskoristivost sistema s istosmjernom strujom (na lokalnoj mreži), pa je moguće da će u budućnosti doći do bitnih promjene od današnje prakse.


Potencijalna energija zemlje, vode i zraka je u biti karakteristika pojedinog medija da zbog svoje velike količine služi kao neiscrpan spremnik stalne temperature. Zemljana kora već na malim dubinama ima gotovo nepromjenjivu temperaturu, bez obzira na temperaturu zraka iznad. Tako već na dubini od 2m temperatura zemlje varira između 7 i 13°C, a temperatura podzemnih voda je od 8-12°C i ovisi o dubini sa koje se voda crpi (svi podaci za Hrvatsku). Na isti je način kao izvor stalne temperature moguće koristiti i riječnu, jezersku ili morsku vodu, premda su ti primjeri rjeđi zbog zahtjeva za povoljnom lokacijom (blizinom vode). Tehnički i ekonomski najpristupačniji način korištenja potencijalne energije je iz zraka. Razlog je dostupnost vanjskog zraka u svim krajevima, na svim dijelovima zemljišta i etažama.

Sve spomenute oblike potencijalne energije moguće je iskoristiti u zgradarstvu uz pomoć dizalica topline. To su uređaji koji koriste termodinamičke principe izmjene energije između gore spomenutih izvora i cirkulirajućeg medija, i u konačnici griju ili hlade prostore. Glavna prednost dizalica topline je njihova učinkovitost, jer proizvode 2-3 puta više energije nego je utroše. Kako za svoj pogon koriste električnu energiju, često se kombiniraju s fotonaponskim solarnim kolektorima, te tako mogu postati energetski potpuno neovisni.

Dizalica topline zrak-zrak
dizalica topline zrak-zrak

Ovisno o tome što se koristi kao izvor energije (zemlja, voda ili zrak), a što kao medij za prijenos energije (voda ili zrak), razlikuju se i sistemi dizalice topline. Za zahvat energije iz zemlje postoji nekoliko načina na koje je moguće ugraditi mrežu cijevi ili kanala. Glavni oblici su: sonde, bunari, registri, razni oblici mreža i dr. O odabiru ispravnog oblika uvelike ovisi i cijena cijelog sustava, ali je izbor često uvjetovan veličinom parcele i sastavom tla. Plitko postavljanje (nekoliko metara u dubinu) je ekonomski povoljnije, ali zahtjeva veću površinu terena. Sonde i bunari se izvode u većim dubinama (sonde od 60 pa i do 200m), ali su manje zahtjevni za površinom (iako i oni traže međusobni razmak najmanje 10m).

Geotermalna toplinska pumpa
iskorištavanje potencijalne energije zemlje i vode

Dizalice topline koje kao izvor energije koriste zemlju imaju jedan nedostatak - vrlo visoke troškove ugradnje sustava zbog skupih geomehaničkih radova i količine ugrađenog materijala. Stoga bi uvijek prethodno trebalo izraditi studiju isplativosti i pažljivo odabrati sistem i način ugradnje.


Geotermalna energija je najstariji aktivni sistem korištenja obnovljivih izvora energije u arhitekturi. Koristile su ga već prve velike civilizacije, a mnogi primjeri od tada su još uvijek u upotrebi. Radi se, naime, o korištenju geotermalnih izvora vode za dobivanje potrošne tople vode i zagrijavanje prostora. Kako je taj oblik energije isključivo lokalnog karaktera i može se koristiti isključivo na malobrojnim lokacijama u blizini geotermalnih izvora, nećemo ga ovdje detaljnije predstavljati.


Vjetar je do sada vrlo malo korišten kao izvor energije u arhitekturi. Razlog tome su problemi koji nastaju kada se velike vjetrenjače pokušaju instalirati na zgrade. Zbog velike mase i brzina elisa dolazi do vibracija i buke koje nisu prihvatljive u prostoru gdje borave ljudi. U svijetu postoje brojni proizvođači koji inovativnim dizajnom i materijalima nastoje povećati učinkovitost malih vjetrenjača. Na žalost, iako energija iz vjetra trenutno predstavlja najpovoljniji oblik obnovljive energije, sa smanjenjem vjetrenjača na veličinu podesnu za primjenu u arhitekturi drastično opada njihova iskoristivost. Posljedica toga je veliki rast cijene po proizvedenoj jedinici energije. Međutim, s globalnim povećanjem potražnje za obnovljivom energijom za očekivati je sve bolja i učinkovitija rješenja. Tako je nedavno veliku pozornost izazvao dizajn „RidgeBlade” turbine koji je 2009. osvojio nagradu Postcode Lottery Green Challenge, za vjetroturbinu s horizontalnom osi sakrivenu od pogleda i integriranu u arhitekturu zgrade.

RidgeBlade turbina
RidgeBlade turbina

Vjetroelektrane se dijele na dva osnovna tipa: s vertikalnom i horizontalnom osi rotacije. Prednost vertikalne osi rotacije je u tome što hvata vjetar iz svih smjerova bez gubitka snage. Vjetroelektrane s horizontalnom osi moraju biti montirane na nosače koji se mogu sami usmjeravati prema vjetru, kako bi uvijek lovili njegovu maksimalnu snagu.

Vjetroelektrane
osnovni tipovi vjetroelektrana na zgradama

Na našem tržištu već danas postoji ponuda malih vjetrenjača za dobivanje struje iz vjetra, a koje su namjenjene za obiteljske kuće i manje zgrade. Stoga je za očekivati veći porast primjene i ovog oblika „besplatne” i ekološke energije i u našim krajevima, prvenstveno u primorskim područjima poznatim po buri.

Sva navedena tehnologija za iskorištavanje obnovljivih izvora energije je već godinama dostupna na našem tržištu. Uvelike je isprobana i praktično da nema nepoznanica u njenoj primjeni. Dapače, većina tipova uređaja se kompletno ili djelomično proizvode u Hrvatskoj, s domaćim znanjem i materijalima.


PRETHODNA STRANICA PRETHODNA STRANICA SLIJEDEĆA STRANICA SLIJEDEĆA STRANICA NA POČETAK NA POČETAK