Trondheim, Norvegia, un oraș de 180.000 de locuitori, situat la doar 320 de kilometri de Cercul Polar, pe coasta friguroasă a Mării Norvegiei. Nu pare a fi locul ideal pentru recoltarea energiei solare și din mediul înconjurător.
Dar o nouă clădire de birouri de 200.000 de metri pătrați din această zonă produce aproape o jumătate de milion de kilowați pe oră de energie regenerabilă pe an - de două ori mai mult decât folosește clădirea. Energia suplimentară alimentează alte construcții din apropiere și încarcă mașini electrice, autobuze și bărci, în tot orașul.
În ultimul deceniu, în Statele Unite și în întreaga lume au apărut clădiri extrem de durabile. Dar acum, o suprapunere a noilor tehnologii cu îmbunătățirea economiei, precum și reglementările guvernamentale inspirate de schimbările climatice, conduc la un val nou în domeniul construcțiilor mari: clădirile ultra-sustenabile.
„Oricine cumpără o clădire
care nu este alimentată cu
energie solară își irosește
pur și simplu banii“
Această nouă generație de clădiri ecologice atinge obiective de mediu care ar fi părut de neconceput în urmă cu doar 10 ani - în unele cazuri, nu doar că evită toate daunele aduse mediului, ci chiar îmbunătățește mediul înconjurător, furnizând comunităților și orașelor construite în jur o viață mult mai ecologică.
Aceste clădiri cu aspect futurist promit să acopere un decalaj uriaș în eforturile mondiale de încetinire a schimbărilor climatice și de atenuare a efectelor nocive ale acestora. Aproximativ 40% din emisiile de gaze cu efect de seră la nivel mondial provin din încălzirea, răcirea și iluminatul clădirilor - fără a include emisiile substanțiale rezultate din construcția clădirilor convenționale. Reducerea drastică a acestor emisii este o parte esențială a luptei împotriva schimbărilor climatice.
Energie cu emisii zero
Pentru a aprecia ce presupune realizarea unei clădiri ultra-durabile, gândiți-vă la ce a fost nevoie pentru a o construi pe cea din Trondheim.
Produsul unei colaborări între cinci organizații norvegiene din industria imobiliară, planurile prevedeau utilizarea energiei cu zero emisii pentru încălzirea, răcirea și alimentarea structurii.
O vedere de ansamblu a panourilor solare de pe acoperișul clădirii
Pentru a obține această energie, dezvoltatorii au montat panouri solare în cei 31.000 de metri pătrați de suprafață exterioară a clădirii și au pompat puțina căldură care putea fi extrasă din apele oceanului din apropiere. Rezultatul a fost clădirea „Powerhouse Brattørkaia“, finalizată în 2019 și care este acum un model despre cum construcțiile pot produce mai multă energie curată decât consumă.
O altă clădire ultra-sustenabilă care stimulează energia comunității este PAE Living Building din Portland,
Oregon, proiectată de ZGF Architects ca o clădire de birouri.
Producătorul de energie Powerhouse Brattørkaia din Trondheim
Aceasta se bazează pe izolație și ventilație pentru a reduce consumul de energie cu 80% față de clădirile de birouri obișnuite și colectează și tratează apa de ploaie pentru a satisface nevoile clădirii. Din cauza spațiului limitat pentru panourile solare, nu a putut genera toate nevoile sale de energie pe loc.
Pentru a compensa diferența, a plătit un proiect de locuințe pentru persoane cu venituri reduse din apropiere pentru a instala panouri solare care generează suficientă energie electrică pentru a alimenta atât clădirea, cât și proiectul de locuințe.
„Este logic să privim producția de energie din punct de vedere regional, mai degrabă decât doar pe fiecare clădire în parte“, spune Kathy Berg, director la ZGF, care a fost implicată într-o serie de proiecte ultra-sustenabile.
Motivația pentru utilizarea ideilor ultra-sustenabile în noile dezvoltări comerciale - precum și pentru modernizarea clădirilor existente pentru a le face mai durabile - este de ordin economic.
CITEȘTE ȘI:
Viitorul este aici
Freiburg - Un oraș construit pentru a fi verde
Seattle - O abordare de tipul „toate mâinile pe masă“
Singapore - Junglă urbană reimaginată
Charlotte - Economia circulară condusă de întreprinderile mici
Paris - Orașul de 15 minute
Costurile tehnologiilor ecologice au scăzut rapid. Energia solară, în special, devine o afacere din ce în ce mai bună, scăzând prețul cu aproximativ 10 procente pe an, potrivit Departamentului de Energie al SUA.
„Energia regenerabilă devine cea mai inteligentă alegere din punct de vedere economic“, spune David Orr, profesor emerit la Oberlin College și unul dintre pionierii proiectării clădirilor
ultra-sustenabile.
„Oricine cumpără o clădire care nu este alimentată cu energie solară își irosește pur și simplu banii“. Autoritățile de reglementare la nivel local, de stat și cele federale cer, de asemenea, clădiri mai ecologice.
Energie net pozitivă
Realizarea unei clădiri cu „energie net pozitivă“ - adică capabilă să producă mai multă energie regenerabilă decât utilizează - devine din ce în ce mai ușoară, datorită, în parte, îmbunătățirilor mari ale panourilor solare.
În prezent, panourile produc cu aproximativ 50% mai multă energie electrică pe metrul pătrat decât în urmă cu 10 ani, iar versiunile experimentale dublează deja producția actuală. Unele panouri noi de pe acoperișuri sporesc și mai mult producția prin captarea luminii reflectate de pe acoperiș, precum și a luminii solare directe.
Datorită progreselor în domeniul electronicii, componentele generatoare de energie solară sunt mai subțiri și mai ușoare.
Grație inovațiilor, materialele care pot ascunde piese în spatele unor fațade atractive și translucide au devenit ușor de achiziționat. În plus, toate aceste componente pot fi acum încorporate în panourile care alcătuiesc învelișul exterior al unei clădiri și pot fi montate ulterior în clădirile mai vechi.
În orașul german Bochum, o clădire rezidențială cu 12 apartamente care datează din anii 1930 a fost modernizată cu panouri solare care acum asigură consumul de energie electrică de 45 kW/oră pe metru pătrat al clădirii, cu o cantitate suficientă de energie rămasă pentru a fi pompată înapoi în rețeaua locală.
O altă tehnologie de colectare a energiei care se îmbunătățește rapid este reprezentată de pompele de căldură, care utilizează un gaz în circulație care este expandat și comprimat într-un mod care captează căldura din aerul, solul sau apa de afară - chiar dacă este rece - și o eliberează în interior (inversând procesul, se obține aer rece în timpul verii).
Pompele de căldură au fost mult timp inutile în regiunile mai reci, dar cele mai bune pompe de astăzi se bazează pe noi tipuri de gaze și compresoare mai puternice pentru a funcționa la temperaturi sub zero grade Celsius.
Deoarece funcționează cu energie electrică de la rețea, mai degrabă decât din arderea gazului natural, ele economisesc emisiile și sunt, de obicei, de patru ori mai eficiente decât căldura electrică convențională.
Noul centru de calcul și de știință a datelor al Universității din Boston, un turn înalt de 300 de picioare cu o suprafață de 345.000 de metri pătrați, care a fost inaugurat anul trecut, depinde în întregime de pompele de căldură pentru a trece prin iernile adesea brutale ale orașului.
Producerea de energie reprezintă doar jumătate din rețeta pentru ultra-sustenabilitate în clădirile noi sau pentru a aduce niveluri mai ridicate de sustenabilitate în clădirile existente, spune Berg de la ZGF.
„Producerea de energie este, de fapt, al doilea pas“, spune ea. „Primul pas este reducerea cantității de energie de care are nevoie clădirea“.
Pentru început, acest lucru înseamnă o izolație de ultimă generație pentru a păstra căldura înăuntru sau afară și un iluminat eficient cu LED-uri - pași care sunt acum regula în clădirile noi și care sunt modernizate în multe dintre cele mai vechi.
Alte reduceri sunt realizate cu ajutorul unor caracteristici speciale de proiectare pentru gestionarea luminii solare și a ventilației.
De exemplu, aceste caracteristici au fost esențiale pentru atingerea nevoilor reduse de energie ale noii clădiri a sediului central al California Air Resources Board, proiectată de ZGF.
Pentru a menține temperaturi interioare confortabile, nuanțele motorizate reglează lumina solară care intră în clădire prin luminatoarele sale gigantice, iar ventilatoarele mută aerul din zonele mai reci în cele mai calde. Pentru a merge și mai departe, notează Berg, unele clădiri sunt acum proiectate pentru a capta vânturile predominante ca sisteme de ventilație naturală.
Construirea mai inteligentă
Inteligența electronică joacă un rol din ce în ce mai mare și în ceea ce privește ultra-sustenabilitatea, atât într-o gamă largă de clădiri noi, cât și în modernizarea clădirilor mai vechi. Adesea, în centrul sistemelor de clădiri inteligente se află senzori care urmăresc unde se află oamenii într-o clădire - și unde nu se află.
„Sistemele de încălzire și răcire pot afla că nu este nimeni la etajul patru și pot reduce drastic cantitatea de aer încălzit sau răcit trimis acolo, precum și iluminatul“, spune Katie McGinty, director de sustenabilitate la Johnson Controls, care produce sisteme de clădiri inteligente.
„Mașinile de astăzi sunt computere pe roți, dar până acum prea puțin din această digitalizare a ajuns în clădiri“.
În plus, clădirile inteligente, fie că sunt vechi sau noi, pot monitoriza modificările de preț minut cu minut în rețeaua de energie electrică și pot ajusta momentul încălzirii și răcirii pentru a profita de scăderile și vârfurile de preț.
Pe măsură ce tot mai mulți locatari ai clădirilor își conectează vehiculele electrice, notează McGinty, clădirile pot chiar să caute oportunități de a vinde o parte din energia disponibilă în baterii la rețeaua electrică la prețurile de vârf, reîncărcându-le atunci când prețurile scad. Iar dacă există energie solară la fața locului, clădirea o poate folosi și pe aceasta, stocând o parte din electricitatea solară în baterii atunci când este soare și folosind-o sau vânzând-o la rețea atunci când este înnorat sau când prețurile cresc din nou.
Deoarece adăugarea de panouri solare, pompe de căldură și izolație foarte eficiente permite clădirilor noi și modernizate să genereze mai multă energie verde decât consumă, acestea sunt în măsură să furnizeze surplusul altora.
Multe dintre ele fac deja acest lucru, vânzând surplusul către rețea, ajutând rețeaua să își atingă propriile obiective în materie de energie regenerabilă. Din ce în ce mai mult, clădirile încheie acorduri care permit o partajare mai directă a energiei verzi cu clădirile și instalațiile învecinate, așa cum a făcut clădirea Powerhouse din Trondheim.
Pe măsură ce prețurile continuă să scadă, se așteaptă ca măsurile de ultra-sustenabilitate să continue să câștige teren în rândul dezvoltatorilor de toate mărimile și bugetele, făcând din clădiri mai mult un activ climatic decât un pasiv.
David H. Freedman este jurnalist științific independent și autor.
Urmăriți-l pe X @dhfreedman
