Ενεργειακά αυτόνομο & "έξυπνο" κτίριο

Η εταιρεία SMA, που ειδικεύεται σε συστήματα παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, έχει κατασκευάσει ένα κτίριο πρότυπο στο κέντρο στην Γερμανίας, κοντά στην πόλη Kassel. Πρόκειται για το SMA Solar Academy, ένα μοναδικό εγχείρημα, στο οποίο η εταιρεία έχει ενσωματώσει σχεδόν όλα τα προϊόντα της, με σκοπό την προώθηση τους άλλα και την ενημέρωση και εκπαίδευση επιστημόνων επάνω σε θέματα των τεχνολογιών αιχμής. Μέσω των σεμιναρίων που λαμβάνουν χώρα στο κτίριο, ο επισκέπτης έχει τη δυνατότητα να δει πώς λειτουργούν όλες αυτές η τεχνολογίες στην πράξη αλλά και να μάθει με ποιο τρόπο μπορεί να τις ενσωματώσει στο δικό του κτίριο.
Αρχιτεκτονική ιδέα
Το SMA Solar Academy είναι ένα πολύ εντυπωσιακό κτίριο λόγω της μορφολογίας του αλλά και λόγω των τεχνολογιών αιχμής που έχουν ενσωματώθηκαν σ' αυτό. Η καινοτομία του κτιρίου έγκειται στο ότι αυτό βρίσκεται εκτός του κεντρικού ηλεκτρικού δικτύου της περιοχής και είναι πλήρως αυτόνομο από αυτό. Η λειτουργία του αλλά και οι τεχνολογίες που έχουν ενσωματωθεί στο κτίριο έχουν καθορίσει την όψη του. Καθότι βρίσκεται πολύ κοντά στον ποταμό Fulda, ο οποίος ξεχειλίζει συχνά, οι αρχιτέκτονες αποφάσισαν να τοποθετήσουν το κτίριο επάνω από τη στάθμη του νερού, σε υποστυλώματα υπό κλίση. Το αποτέλεσμα είναι η αίσθηση ότι το κτίριο αιωρείται άλλα συγχρόνως αποκτά και μια τρίτη όψη, την από κάτω. Το κυριότερο μορφολογικό στοιχείο του βρίσκεται στη νότια όψη του, η οποία είναι πλήρως καλυμμένη με φωτοβολταϊκά πετάσματα με γυαλί υψηλής απορροφητικότητας. Αυτά τα πετάσματα τοποθετούνται σε κεκλιμένο επίπεδο και αναπτύσσονται σε μια νοητή καμπύλη, αυτή της τροχιάς του ήλιου. Σ’ αυτά έρχονται να προστεθούν και τα φωτοβολταϊκά της επίσης κεκλιμένης οροφής. Δημιουργείται ένα πολύγωνο σχήμα, στο εσωτερικό του οποίου αναπτύσσονται χώροι εισόδου και υποδοχής, χώροι τροφοδοσίας, αίθουσες σεμιναρίων κτλ. Τέλος, στο εσωτερικό το φως του ήλιου που φιλτράρεται από τα φωτοβολταϊκά δημιουργεί ένα ενδιαφέρον περιβάλλον υψηλής ποιότητας και προδιαγραφών.
Παραγωγή ενέργειας από φωτοβολταϊκά συστήματα
Η μοναδικότητα αυτού του κτιρίου έγκειται στο γεγονός ότι είναι αυτόνομο σε όλους τους τομείς παραγωγής και κατανάλωσης ενέργειας. Σ' αυτό συμβάλλουν πολλές διαφορετικές τεχνολογίες, η κυριότερη των οποίων είναι η μετατροπή ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρισμό μέσω των φωτοβολταϊκών πετασμάτων. Η ενέργεια που παράγεται μεταφέρεται στους μετατροπείς, που με τη σειρά τους είτε τη διαθέτουν προς χρήση είτε την αποθηκεύουν στην μπαταρία είτε τη μετατρέπουν σε διαφορετικής φάσης ηλεκτρικό ρεύμα που χρειάζεται για τις διαφορετικές λειτουργίες του κτιρίου. Αυτοί οι μετατροπείς, οι οποίοι ονομάζονται "sunny islands", ελέγχουν και ουσιαστικά συμβάλλουν στη λειτουργία του κτιρίου. Αν η ενέργεια που παράγεται είναι περισσότερη από αυτήν που καταναλώνεται εκείνη τη στιγμή στο κτίριο, η περίσσεια διοχετεύεται στην μπαταρία που βρίσκεται στο εσωτερικό του κτιρίου. Αν η ηλιακή ακτινοβολία είναι εκείνη τη στιγμή χαμηλή λόγω π.χ. του χειμώνα ή συννεφιάς, οι μετατροπείς τραβούν την απαιτούμενη αποθηκευμένη ενέργεια από την μπαταρία. Αν πάλι η μπαταρία δεν είναι πλήρως φορτισμένη μέσω αυτοματισμών τίθεται σε λειτουργία το σύστημα συμπαραγωγής ηλεκτρισμού - θερμότητας (Σ.Η.Θ.).
Συμπαραγωγή ενέργειας
Στο κτίριο εκτός από τα φωτοβολταϊκά έχει εγκατασταθεί και ένα εξελιγμένο σύστημα συμπαραγωγής ηλεκτρισμού - θερμότητας. Οι ιδιοκτήτες θέλησαν το κτίριο να έχει σχεδόν μηδενικές εκπομπές CO2.
Γι' αυτό το λόγο το καύσιμο που χρησιμοποιείται είναι βιοαέριο, πλήρως φιλικό προς το περιβάλλον. Έτσι, μια μονάδα καύσης παράγει ηλεκτρισμό, κάτι το οποίο έχει ως αποτέλεσμα την έκλυση θερμότητας, η οποία και χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του κτιρίου. Καθότι η συμπαραγωγή ηλεκτρισμού - θερμότητας γίνεται επιτόπου, δηλαδή στο σημείο όπου θα γίνει και η κατανάλωσή της, χρησιμοποιείται το 90% του καυσίμου και οι απώλειες είναι ελάχιστες.
Επιπλέον, αν η θερμότητα που εκλύεται μια δεδομένη στιγμή είναι περισσότερη από αυτήν που χρειάζεται για κατανάλωση, αποθηκεύεται σε μια δεξαμενή θερμότητας για μελλοντική χρήση.
Σύστημα ψύξης
Μια τόσο μεγάλη επιφάνεια από φωτοβολταϊκά πετάσματα στην όψη ενός κτιρίου (σχεδόν 5 m σε ύψος) έχει ως αποτέλεσμα η θερμοκρασία που αναπτύσσεται στο εσωτερικό να είναι αισθητά υψηλότερη από αυτήν που κάνει το περιβάλλον ευχάριστο στο χρήστη.
Γι' αυτό το λόγο έχει επιλεγεί ένα σύστημα ψύξης που χρησιμοποιεί τους φυσικούς πόρους της περιοχής. Ένα πηγάδι σε μεγάλο βάθος (40 m) παρέχει νερό χαμηλής θερμοκρασίας (11°C) για την ψύξη όλου του κτιρίου όλο το χρόνο. Μ' αυτόν το τρόπο, αντί να χρησιμοποιηθούν ψυκτικές μονάδες μεγάλης κατανάλωσης, έχουν τοποθετηθεί δύο μικρές αντλίες που τροφοδοτούν με το κρύο νερό πολλούς εναλλάκτες θερμότητας, παράγοντας και διοχετεύοντας στο κτίριο κρύο αέρα.
Αυτοματισμοί
Όλα αυτά τα συστήματα παραγωγής, κατανάλωσης και μετατροπής ενέργειας είναι συνδεδεμένα με ένα σύστημα αυτοματισμού που οργανώνει όλη τη λειτουργία του κτιρίου. Η καινοτομία αυτού του συστήματος έγκειται στο τρόπο μείωσης της κατανάλωσης και στην εξοικονόμηση ενέργειας. Όλες οι ηλεκτρικές συσκευές που υπάρχουν στο κτίριο είναι συνδεδεμένες μ' αυτό το σύστημα και είναι χαμηλής κατανάλωσης. Ο φωτισμός γίνεται με φωτοδιόδους και μέσω του αυτοματισμού γίνεται και ο έλεγχος του. Κάθε δεδομένη στιγμή ελέγχεται η φωτεινότητα στο εσωτερικό του κτιρίου και αναλόγως τροποποιείται η θερμοκρασία. Τη νύχτα το σύστημα αυτοματισμού κλείνει όλες της συσκευές που είναι σε αναμονή, εξοικονομώντας ενέργεια. Επίσης αυτό το "έξυπνο" σύστημα διοχετεύει την ενέργεια ανάλογα με τη χρήση.
Για παράδειγμα, τη στιγμή που δουλεύει ο ανελκυστήρας, οπότε και η κατανάλωση ενέργειας αυξάνεται, σταματά για κάποια δευτερόλεπτα η λειτουργία του βραστήρα στην καφετέρια. Κάτι τέτοιο αν και μηδαμινό, κάνει μεγάλη διαφορά στο σύνολο της κατανάλωσης σε ένα κτίριο που αυτο-εξυπηρετείται, είναι αυτόνομο και βασίζεται στην ενέργεια που παράγει το ίδιο ή έχει αποθηκευμένη στη μπαταρία.