ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ | ΣΥΝΔΕΣΗ ΣΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Η σύνδεση στο δίκτυο κοινής ωφέλειας [1] είναι σχεδόν απαραίτητη για τη επίτευξη ενεργειακής ισορροπίας. Σε περιόδους όπου η παραγωγή ενέργειας είναι μεγαλύτερη από την κατανάλωση, η πλεονάζουσα ενέργεια διοχετεύεται στο δίκτυο, ενώ όταν υπάρχει έλλειψη αντλείται ενέργεια από αυτό. Η επίτευξη μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου σε κατασκευές που δεν είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο είναι δυσκολότερο να επιτευχθεί καθώς οι υπάρχουσες τεχνολογίες αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας είναι περιορισμένων δυνατοτήτων. Πέρα όμως από αυτό, τα συστήματα ανανεώσιμων πηγών θα πρέπει να είναι υπερδιαστασιολογημένα για να μπορούν να καλύψουν τη υψηλή ζήτηση συγκεκριμένων χρονικών περιόδων που συμπίπτουν με τη χαμηλή αποδοτικότητα των συστημάτων την αντίστοιχη περίοδο. Κάτι τέτοιο όμως έχει ως αποτέλεσμα, τις περιόδους όπου τα συστήματα έχουν μεγάλη απόδοση, εξαιτίας των περιβαλλοντικών συνθηκών, να χάνεται μεγάλο μέρος της παραγόμενης ενέργειας.

Επομένως, γίνεται κατανοητό ότι, εφόσον είναι δυνατή, η σύνδεση με το δίκτυο αποτελεί τη βέλτιστη λύση και πρέπει να επιδιώκεται. Για να λειτουργήσει κάτι τέτοιο θα πρέπει συνεχώς το πλεόνασμα της ενέργειας να διοχετεύεται στο δίκτυο. Ωστόσο, υπάρχει το ενδεχόμενο το δίκτυο να μη χρειάζεται πάντα τα επιπλέον ποσά ενέργειας ή να μην έχει τη δυνατότητα να τα διαχειριστεί. Σε μια τέτοια περίπτωση οφείλεται να έχει προβλεφθεί η αποθήκευση της συγκεκριμένης ποσότητας ενέργειας και η χρησιμοποίηση της σε άλλη χρονική στιγμή ώστε να διατηρηθεί το ετήσιο ισοζύγιο του κτιρίου μηδενικό.


[1] το δίκτυο κοινής ωφέλειας δεν περιλαμβάνει μόνο την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος που αποτελεί μείζον θέμα για την επίτευξη μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου, αλλά μπορεί να αφορά την παροχή νερού, την αποχέτευση, φυσικού αερίου, τηλεθέρμανσης κ.λπ.

ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ | ΕΚΤΟΣ ΔΙΚΤΥΟΥ [OFF GRID]

Η δημιουργία κατασκευών με μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο, χωρίς τη σύνδεσή τους στο δίκτυο κοινής ωφέλειας είναι δύσκολο και δαπανηρό εγχείρημα, καθώς οι τεχνολογίες αποθήκευσης της παραγόμενης ενέργειας είναι περιορισμένες, ακριβές και όχι τόσο αποδοτικές. Η επίτευξη μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου, χωρίς σύνδεση στο δίκτυο, είναι πρακτικά δύσκολο διότι, τα κτίρια εκτός από την εγκατάσταση συστημάτων εκμετάλλευσης ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, χρειάζονται συχνά και μη ανανεώσιμες μορφές για να καλύψουν τις ανάγκες τους. Αυτές τις ανάγκες τις αντισταθμίζουν, παραχωρώντας το πλεόνασμα της ενέργεια που παράγουν, από ανανεώσιμες πηγές, στο δίκτυο. 

Αντίθετα, οι εκτός δικτύου κατασκευές, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιούν μπαταρίες για την αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας με σκοπό μελλοντική χρήση, οι οποίες είναι τοξικά προϊόντα. Ο ευκολότερος τρόπος για να μπορέσει ένα κτίριο εκτός δικτύου να πετύχει μηδενικό ενεργειακό ισοζύγιο είναι να παράγει ενέργεια από ανανεώσιμες μορφές όπως η βιομάζα και τα βιοκαύσιμα. Επιπλέον, το περιβαλλοντικό αποτύπωμα τέτοιων κατασκευών μειώνεται μόνο σε περίπτωση που αναγκάζονται να ελαχιστοποιήσουν σημαντικά την καταναλισκόμενη ενέργεια. Διαφορετικά, το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα είναι αρκετά μεγαλύτερο, εξαιτίας της μικρότερης αποδοτικότητας των συστημάτων. 

ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ | ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Τα κτίρια μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου δεν είναι απλώς κατασκευές που καταναλώνουν μικρές ποσότητες ενέργειας, αλλά θεωρητικά παράγουν όση ενέργεια χρειάζεται για τη λειτουργία τους ετησίως ή και περισσότερη από την εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών, παράλληλα με τη χρήση τοπικών υλικών χαμηλού κόστους. Παρόλο που η εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας είναι προαπαιτούμενη για την επίτευξη κατασκευών μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου, δεν πρέπει να αποτελεί τον πρωταρχικό και μοναδικό στόχο της κατασκευής, αλλά πρέπει να επιλυθεί σε συνδυασμό με άλλα ζητήματα κατά τον αρχικό σχεδιασμό, όπως η αξιοποίηση του φυσικού φωτός, η χρήση ηλεκτρομηχανολογικών συστημάτων υψηλής απόδοσης και η επίτευξη φυσικού αερισμού και δροσισμού.

Παράλληλα, θα πρέπει να εφαρμόζονται τεχνολογίες που θα μειώνουν στο ελάχιστο το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της κατασκευής, θα ελαχιστοποιούν την ενέργεια για μεταφορές των υλικών, θα είναι διαθέσιμες καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής του κτιρίου και θα έχουν τη δυνατότητα να εφαρμοστούν σε αντίστοιχες μελλοντικές κατασκευές. Η ενέργεια που θα χρησιμοποιούν, στη συνέχεια, θα πρέπει να προέρχεται από την εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών, είτε επί τόπου είτε σε κάποιο άλλο σημείο. Η επί τόπια εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών αφορά την ηλιακή, αιολική, γεωθερμική και την υδροηλεκτρική ενέργεια, ενώ οι ανανεώσιμες μορφές ενέργειας που προέρχονται από άλλα μέρη μπορεί να είναι εκτός από τις ίδιες και η βιομάζα, η αιθανόλη, το βιοντίζελ, καθώς και η ενέργεια από την εκμετάλλευση απορριμμάτων. Μπορεί, επομένως, μια κατασκευή να καταναλώνει από ανανεώσιμες πηγές, εφόσον όμως αυτές δεν γίνονται εκμεταλλεύσιμες επί τόπου, αλλά προέρχονται από κάποια οργανωμένη μονάδα μεγάλης κλίμακας και είναι απεριόριστες, δεν δημιουργείται κίνητρο και ανάγκη για περιορισμό της κτηριακής κατανάλωσης ενέργειας, το οποίο οφείλει να είναι η ουσία μιας κατασκευής μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου.

ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ | ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ

Η μηδενική ενεργειακή κατανάλωση ενός κτιρίου, ωστόσο, δεν αναφέρεται σε κάτι συγκεκριμένο, καθώς μπορεί να αποτελεί, ανάλογα με την προσέγγιση και τους εκάστοτε στόχους, τη μηδενική κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας, τις μηδενικές εκπομπές, το μηδενικό ενεργειακό κόστος ή τη μηδενική κατανάλωση ενέργειας. Κάθε φορά επομένως πρέπει να προσδιορίζεται ο στόχος της κατασκευής και ανάλογα διαμορφώνεται ο σχεδιασμός και η στρατηγική που θα ακολουθηθεί, καταλήγοντας στο συμπέρασμα πως είναι δύσκολο έως αδύνατο να επιτευχθεί μηδενικό ισοζύγιο ταυτόχρονα και στις τέσσερις κατηγορίες, με μόνη εφικτή λύση να είναι μικρά κτίρια, ενός με δύο ορόφων, με χαμηλές ανάγκες για ενέργεια και με εκτεταμένα συστήματα εκμετάλλευσης ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, παραδοχές που είναι σχεδόν ανέφικτες στο αστικό περιβάλλον.

ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ | ΠΡΩΤΟΓΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Οι κατασκευές που αποσκοπούν στη μηδενική κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας, στοχεύουν στην παραγωγή της μέγιστης δυνατής ενέργειας, η οποία όμως για να είναι αριθμητικά συγκρίσιμη μετατρέπεται σε πρωτογενής. Σε αυτές τις περιπτώσεις προωθείται η χρήση ορυκτών καυσίμων και κυρίως του φυσικού αερίου σε όσο το δυνατών περισσότερες λειτουργίες του κτιρίου, με την ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρική ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές η οποία παρέχεται στο δίκτυο. Αυτό συμβαίνει διότι η χρήση ορυκτών καυσίμων έχει υψηλό βαθμό απόδοσης και μικρές απώλειες σε σχέση με την ανεπεξέργαστη πρώτη ύλη, σε αντίθεση με την ηλεκτρική ενέργεια, η παραγωγή της οποίας απαιτεί μεγάλες ποσότητες πρωτογενούς υλικού. 

Η συγκεκριμένη προσέγγιση είναι εύκολο να επιτευχθεί σε μία κατασκευή, όπως και να υπολογιστεί, ενώ αποτελεί και το αποτελεσματικότερο μοντέλο για τη επιρροή που έχει στο ενεργειακό σύστημα. Ωστόσο, δε λαμβάνει υπόψη της διαφορές μεταξύ των τύπων ενέργειας όσο αφορά τη διαθεσιμότητα τους, τη μόλυνση που προκαλούν και το ενεργειακό τους κόστος, ενώ ενδέχεται η επιλογή της πηγής της ενέργειας να έχει μεγαλύτερη επίδραση στην κατασκευή από τη χρήση αποδοτικών τεχνολογιών. Παράλληλα, η διαδικασία υπολογισμού της πρωτογενούς ενέργειας δεν είναι ιδιαίτερα ακριβής καθώς χρειάζεται την εφαρμογή συντελεστών μετατροπής της σε δευτερογενής ενέργειας σε πρωτογενή, κάτι το οποίο απαιτεί τη χρήση συγκεκριμένων πληροφοριών.

ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ | ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ

Τα κτίρια που θέλουν να επιτύχουν μηδενική κατανάλωση ενέργειας, χρειάζεται να παράγουν όση ενέργεια καταναλώνουν. Για να πραγματοποιηθεί αυτό εκμεταλλεύονται κυρίως της ηλιακή ακτινοβολία για την παραγωγή ζεστού νερού και ηλεκτρικού ρεύματος. Η ενεργειακή κατανάλωση σε αυτή την περίπτωση δεν αφορά την πρωτογενή κατανάλωση ενέργειας. Αυτό σημαίνει ότι ένα κτίριο μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας πρέπει να παράξει μεγαλύτερα ποσά ενέργειας συγκριτικά με ένα κτίριο μηδενικής κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας για να αντισταθμίσει την ενέργεια που χάνεται κατά τη μεταφορά καθώς και την ενέργεια που χάνεται από τη μετατροπή της πρώτης ύλης σε καταναλώσιμη μορφή ενέργειας. 

Σε αυτές τις κατασκευές σημαντικό ρόλο διαδραματίζει η απόδοση του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού, ο οποίος προτιμάται να λειτουργεί με ηλεκτρικό ρεύμα, παρόλο που η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας απαιτεί μεγαλύτερα ποσά πρωτογενούς ενέργειας, σε σχέση με τη χρήση ορυκτών καυσίμων. Η συγκεκριμένη προσέγγιση είναι εύκολο να επιτευχθεί, να μετρηθεί αλλά και να κατανοηθεί. Προωθεί σε σημαντικό βαθμό τον ενεργειακά αποδοτικό σχεδιασμό αλλά απαιτεί μεγαλύτερες εγκαταστάσεις συστημάτων ανανεώσιμων πηγών για να αντισταθμίσει την κατανάλωση ορυκτών καυσίμων. Έχει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να είναι εξίσου αποτελεσματικό με την πάροδο του χρόνου, καθώς η αποδοτικότητα της δεν επηρεάζεται από εξωτερικούς παράγοντες. Όμως, όπως και η προσέγγιση της επίτευξης μηδενικού ισοζυγίου πρωτογενούς ενέργειας δε λαμβάνει υπόψη της διαφορές μεταξύ των τύπων ενέργειας όσο αφορά τη διαθεσιμότητα τους, τη μόλυνση που προκαλούν και το ενεργειακό τους κόστος.

ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ | ΕΚΠΟΜΠΕΣ

Τα κτίρια που στοχεύουν την επίτευξη μηδενικών εκπομπών, το πετυχαίνουν, αντισταθμίζοντας τους ρύπους που εκπέμπουν καταναλώνοντας μη ανανεώσιμες μορφές ενέργειας, παράγοντας ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές. Στην περίπτωση όμως που ένα κτίριο καταναλώνει ενέργεια που προέρχεται αποκλειστικά από ανανεώσιμες πηγές, ακόμα και αν δεν την παράγει το ίδιο, αλλά προέρχεται από κάποια οργανωμένη μονάδα μεγαλύτερης κλίμακας, θεωρείται ότι είναι μηδενικών εκπομπών. 

Τα περισσότερα κτίρια μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου είναι τέτοιες κατασκευές, καθώς είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο και η ενέργεια που λαμβάνουν από αυτό δεν προέρχεται αποκλειστικά από ανανεώσιμες πηγές. Οπότε, οι εκπομπές κάθε κτιρίου εξαρτώνται από το αν και ποίες μη ανανεώσιμες μορφές ενέργειας χρησιμοποιεί, διότι οι κάθε μία επιβαρύνει διαφορετικά την ατμόσφαιρα, οφείλοντας να τις ισορροπήσει. Η συγκεκριμένη προσέγγιση για κατασκευές μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου αποτελεί το αποτελεσματικότερο μοντέλο για πράσινη ανάπτυξη, λαμβάνοντας υπόψη τις διαφορές μεταξύ των πηγών ενέργειας που δε σχετίζονται αποκλειστικά με την ενέργεια, όπως είναι η περιβαλλοντική μόλυνση και οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.

ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ | ΚΟΣΤΟΣ

Οι κατασκευές που επιδιώκουν την επίτευξη μηδενικού ενεργειακού κόστους λειτουργίας, στοχεύουν στην εξισορρόπηση της αξίας της παραγόμενης ενέργειας με την αξία της ενέργειας που λαμβάνουν. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί ευκολότερα αν η παραγόμενη ενέργεια παρέχεται στο δίκτυο με αξία μεγαλύτερης της ενέργειας που λαμβάνεται από αυτό. Ωστόσο, κάτι αντίστοιχο είναι δύσκολο να επιτευχθεί αν πρόκειται για μία κατασκευή, η οποία, εξαιτίας της λειτουργίας της δαπανά μεγάλα ποσά ενέργειας και παράλληλα έχει περιορισμένη έκταση για εγκατάσταση συστημάτων εκμετάλλευσης ανανεώσιμων μορφών ενέργειας. 

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΑΠΟ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Τα τελευταία χρόνια προωθείται σημαντικά η χρήση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος και απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα. Σίγουρα, οι ανανεώσιμες μορφές ενέργειας αποτελούν αυτή τη στιγμή την πιο αξιόπιστη λύση για την κάλυψη των μελλοντικών ενεργειακών αναγκών. Ωστόσο, όσον αφορά την Ελλάδα, δε μπορούν να παραβλεφθούν τα αποθέματα λιγνίτη [1], η εκμετάλλευση του οποίου δε είναι λογικό να σταματήσει ή να παραγκωνιστεί την παρούσα στιγμή, στερώντας μία φθηνή παραγωγής ενέργειας, μολονότι έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή στην ατμόσφαιρα μεγάλων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα και μικροσωματιδίων. Είναι απαραίτητο όμως, να ληφθούν μέτρα για τη μείωση της περιβαλλοντικής μόλυνσης [2].

ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑΛΟΓΑ ΜΕ ΤΗΝ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΔΟΜΗΜΕΝΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

Οι λύσεις για τις προτεινόμενες εναλλακτικές μορφές ενέργειας εξαρτώνται κάθε φορά από τη χρήση, την τοποθεσία και την κλίμακα του έργου. Στις αστικές περιοχές, όπου η πυκνότητα δόμησης είναι μεγαλύτερη είναι δύσκολο να καλυφθούν οι ενεργειακές ανάγκες αποκλειστικά από την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, καθώς η έκθεση στον ήλιο είναι περιορισμένη. Σε πολλές πόλεις του εξωτερικού, ωστόσο, εφαρμόζονται νόμοι για το δικαίωμα στην ακτινοβολία του ήλιου, το οποίο προστατεύει τους κατοίκους από τυχόν μελλοντικές κατασκευές που θα μειώνουν τα ηλιακά κέρδη του κτιρίου τους και τη δυνατότητα για εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας για την παραγωγή ενέργειας. 

H εγκατάσταση ανεμογεννητριών, μπορεί να λειτουργήσει ως εναλλακτική ή συμπληρωματική λύση, ιδίως κατά τη χειμερινή περίοδο. Σε αστικές περιοχές, επίσης, ένα οργανωμένο πρόγραμμα μέσων μαζικής μεταφοράς χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης ή μηδενικών εκπομπών θα μπορούσε να ελαχιστοποιήσει τη χρήση ιδιωτικών οχημάτων, όντας μια αποτελεσματική λύση.Οι κατασκευές που βρίσκονται σε μη αστικές περιοχές, αντίθετα, μπορούν ευκολότερα να εκμεταλλευτούν την ηλιακή ενέργεια, ενώ παράλληλα έχουν τη δυνατότητα να είναι περισσότερο επαρκείς ενεργειακά από τις κατασκευές στις αστικές περιοχές. Σε τέτοιου είδους περιπτώσεις η στέγαση εργασίας και κατοικίας στον ίδιο χώρο μπορεί να είναι μία λύση για την αποφυγή των μετακινήσεων, το ίδιο και η καλλιέργεια τροφίμων που θα συμβάλλει στην ελαχιστοποίηση της απαιτούμενης ενέργειας για τη μεταφορά τους. Συνεπώς, η πυκνότητα κάθε φορά του δομημένου περιβάλλοντος, όπως και η απόσταση από τα αστικά κέντρα, παίζει καθοριστικό ρόλο για τις σχεδιαστικές πρακτικές και τις στρατηγικές που θα ακολουθηθούν.