Towards Zero Carbon Urban Environment. Λεωνίδας Τσιχριτζής

Transcript

1

2

3 Towards Zero Carbon Urban Environment Λεωνίδας Τσιχριτζής

4 Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας University of Thessaly Τμήμα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών Department of Architecture Ερευνητική Εργασία Research Paper Towards Zero Carbon Urban Environment Επιβλέπων Καθηγητής: Άρης Τσαγκρασούλης Supervisor: Aris Tsagkrasoulis Λεωνίδας Τσιχριτζής Leonidas Tsichritzis blog: Φεβρουάριος 2012, Βόλος, Ελλάδα February 2012, Volos, Greece

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Περιεχόμενα Contents Περίληψη Abstract 1 5 Ενότητα 1 Υπάρχουσα Κατάσταση Current Status 1.1 Περιβαλλοντική Κατάσταση 1.2 Συμβατικές Μορφές Ενέργειας Ενότητα 2 Ανανεώσιμες Μορφές Ενέργειας Renewable Energy 2.1 Ανανεώσιμες Μορφές Ενέργειας 2.2 Ανανεώσιμες Μορφές Ενέργειας για την Ελλάδα 2.3 Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις Ανανεώσιμων Μορφών Ενέργειας Ενότητα 3 Ενεργειακό Ισοζύγιο Energy Balance 3.1 Ενεργειακό Ισοζύγιο 3.2 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού Ισοζυγίου 3.3 Πρώτα Παραδείγματα 3.4 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού Ισοζυγίου - Προσεγγίσεις 3.5 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού Ισοζυγίου - Ιεραρχία 3.6 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού Ισοζυγίου - Κατηγορίες 3.7 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού Ισοζυγίου - Σύνδεση στο Δίκτυο 3.8 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού Ισοζυγίου - Ελλείψεις Ενότητα 4 Σχεδίαση Design 4.1 Μείωση της Κατανάλωσης Ενέργειας στα Κτίρια 4.2 Κτίρια Μηδενικού Ενεργειακού Ισοζυγίου - Σχεδίαση

6 Ενότητα 5 Κοινότητες Communities 5.1 Malmö [Σουηδία] 5.2 Dongtan [Κίνα] 5.3 Beddington Zero Energy Development [Ηνωμένο Βασίλειο] 5.4 Sondenborg [Δανία] 5.5 Sonoma Mountain Village [Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής] 5.6 Masdar [Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα] 5.7 Artisan Village [Ηνωμένο Βασίλειο] 5.8 Victoria [Καναδάς] 5.9 Z-Squared [Ηνωμένο Βασίλειο] 5.10 Zira Island [Αζερμπαϊτζαν] 5.11 One Brighton [Ηνωμένο Βασίλειο] 5.12 Graylingwell [Ηνωμένο Βασίλειο] Ενότητα 6 Μελέτη Κτιρίου Building Study 6.1 Πληροφορίες Σχετικό με το Κτίριο 6.2 Δεδομένα Βασικού Σεναρίου 6.3 Διαφοροποιήσεις Υπόλοιπων Σεναρίων 6.4 Εκμετάλλευση Ηλιακής Ακτινοβολίας 6.5 Ετήσιο Ισοζύγιο Ενεργειακής Κατανάλωσης 6.6 Ετήσιο Ισοζύγιο Πρωτογενούς Ενέργειας 6.7 Ετήσιο Ισοζύγιο Εκπομπών Διοξειδίου του Άνθρακα 6.8 Συμπεράσματα Αποτελεσμάτων Μελέτης 6.9 Πίνακες Αποτελεσμάτων Μελέτης Πηγές References 159 2

7

8

9 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗ Μία κατοικία μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου είναι σχεδιασμένη με τέτοιο τρόπο ώστε να καλύπτει τις ενεργειακές ανάγκες που χρειάζονται για τη θέρμανση των εσωτερικών της χώρων και την παροχή ζεστού νερού, σε ήπιες περιβαλλοντικές συνθήκες... Με αυτούς τους στόχους και τις απαιτήσεις ξεκίνησε η ιδέα των πρώτων κτιρίων μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου κατά τη δεκαετία του 70. Από τότε οι απαιτήσεις αυξάνονται συνεχώς, στοχεύοντας στην πλήρη κάλυψη της ενεργειακής κατανάλωσης της κατασκευής με την εξισορρόπηση της εισερχόμενης με την εξερχόμενη ενέργεια. Σε αυτό έχει συντελέσει σημαντικά τόσο η εξέλιξη της τεχνολογίας, όσο και η αναγνώριση των περιβαλλοντικών προβλημάτων. Η εξέλιξη της τεχνολογίας έχει συμβάλλει σε δύο άξονες. Στον πρώτο, εντάσσεται η ενσωμάτωση των υπολογιστικών εφαρμογών στη μελέτη, επιτρέποντας την πρόβλεψη της ενεργειακής συμπεριφοράς των κτιρίων κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Ο δεύτερος αφορά τη ανάπτυξη και τη βελτιστοποίηση συστημάτων εξοικονόμησης ενέργειας, καθώς και παραγωγής, τα οποία γίνονται συνεχώς πιο αποδοτικά, ενώ το κόστος τους μειώνεται. Από την άλλη πλευρά, τα αυξανόμενα περιβαλλοντικά προβλήματα και η εξάντληση των φυσικών πόρων δεν είναι πλέον απλά εικασίες, αλλά πραγματικότητα, έχουν συμβάλλει στη λήψη απαιτητικών μέτρων για την ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης των κτιρίων και την απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα. Στο δομημένο περιβάλλον δίνεται ιδιαίτερη σημασία, όντας ένας τομέας που ευθύνεται για πάνω από το 30% της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας. Βασικός στόχος των κατασκευών αυτού του είδους είναι η λήψη μέτρων για την ελαχιστοποίηση των ενεργειακών τους αναγκών. Επειδή, όμως, κάτι τέτοιο δεν 5

10 αρκεί, απαραίτητη προϋπόθεση είναι η ενέργεια που καταναλώνεται να προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές. Αυτές μπορούν να παράγονται είτε επί τόπου είτε σε κάποιο άλλο μέρος, από μία οργανωμένη εγκατάσταση. Με την εξέλιξη της ιδέας του ενεργειακού ισοζυγίου, ωστόσο, δημιουργήθηκαν και νέες προσεγγίσεις, εξαρτώμενες κάθε φορά από τους στόχους της κατασκευής. Το ισοζύγιο μπορεί να γίνεται με μέτρο σύγκρισης την ενεργειακή κατανάλωση, την κατανάλωση πρωτογενούς ενέργειας, το κόστος και τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Παρ όλα αυτά, οποιαδήποτε προσέγγιση και αν επιλεχθεί, μπορεί να προσδιοριστεί και από επιπρόσθετες παραμέτρους, όπως η χρονική περίοδος επίτευξής της ή η δημιουργία συγκεκριμένων εσωτερικών συνθηκών. Στη συνέχεια θα μελετηθούν όλα εκείνα τα στοιχεία που έχουν τη δυνατότητα να επηρεάσουν το ισοζύγιο μίας κατασκευής και να συμβάλλουν στη μείωση της ενεργειακής της κατανάλωσης και στο μηδενισμό των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Η επίτευξη μηδενικού ισοζυγίου εκπομπών είναι πρωτίστης σημασίας, καθώς αποτελεί την προσέγγιση που αποδίδει καλύτερα την περιβαλλοντική μόλυνση. Αρχικά, η επίτευξη μηδενικού ισοζυγίου εκπομπών ξεκινά με την κατανόηση των διαφορετικών προσεγγίσεων ισοζυγίου. Συνεχίζει με τη επιλογή, μέσα από μία ποικιλία, των κατάλληλων σχεδιαστικών μέτρων, εξαρτώμενη από τις εκάστοτε ανάγκες και συνθήκες. Αυτό γίνεται σε συνδυασμό με τη αξιοποίηση και εκμετάλλευση των ανανεώσιμων μορφών ενέργειας που παρέχονται κάθε φορά. Οι παράμετροι που επιλέγονται, καθώς και συνδυασμοί αυτών, με τη βοήθεια κάποιας υπολογιστικής εφαρμογής, οδηγούν στον ακριβή υπολογισμό της επίδρασης που θα έχουν στην ενεργειακή συμπεριφορά της κατασκευής. Ιδιαίτερης σημασίας είναι η επίτευξη μηδενικού ισοζυγίου εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα στο αστικό περιβάλλον, ένα αρκετά δυσκολότερο εγχείρημα σε σχέση με περιοχές της υπαίθρου, καθώς ο χώρος είναι περιορισμένος και πεπερασμένων 6

11 ΠΕΡΙΛΗΨΗ δυνατοτήτων. Οι πόλεις αναμένεται να παίξουν καθοριστικό ρόλο, καθώς σε αυτές κατοικεί πάνω από το 50% του παγκόσμιου πληθυσμού, ενώ σε αυτές βρίσκεται το μεγαλύτερο ποσοστό του δομημένου περιβάλλοντος. Παράλληλα, οι μελέτες δε θα πρέπει να εστιάζουν αποκλειστικά στις νέες κατασκευές, αλλά και στις ήδη υπάρχουσες, οι οποίες αποτελούν το μεγαλύτερο αριθμό και ευθύνονται για την κατανάλωση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας. Για το λόγο αυτό, μελετώνται τα ισοζύγια ενεργειακής κατανάλωσης, κατανάλωσης πρωτογενούς ενέργειας και εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα ενός υπάρχοντος κτιρίου κατοικιών και καταστημάτων, 5 ορόφων, σε ένα πυκνοδομημένο αστικό περιβάλλον. Με τις αλλαγές που εφαρμόζονται, γίνεται κατανοητό ποιες επηρεάζουν σε μεγαλύτερο βαθμό την ενεργειακή του συμπεριφορά. Ωστόσο, τα συμπεράσματα που προκύπτουν, δείχνουν ότι, εκτός από τα απαραίτητα σχεδιαστικά μέτρα και τις αλλαγές που θα πραγματοποιηθούν, καταλυτικό ρόλο αναμένεται να διαδραματίσουν και οι χρήστες του. Οι συνήθειές τους, η ευαισθητοποίησή τους και η ενεργή συμμετοχή τους μπορούν να συμβάλλουν σημαντικά στη διαμόρφωση του ισοζυγίου της κατασκευής. Τα αποτελέσματα που επιφέρει η συμπεριφορά τους στην ενεργειακή απόδοση της κατασκευής γίνονται ακόμη εντονότερα όταν έχουν ήδη υιοθετηθεί τα μέτρα που αφορούν την ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης. 7

12 ABSTRACT Zero Energy House is dimensioned to be self-sufficient in space heating and hotwater supply during normal climatic conditions... With these targets and requirements started the idea of the first zero energy balance buildings, during the 70s. Since, the demands are growing, with the aim of full balancing the incoming to the outgoing energy. Both technology development and the recognition of the environmental problems have contributed in this in significant way. The evolution of technology has contributed to two axis. The first one is the integration of computer application in the design, which predict the buildings energy performance during their life time. The second one, is related to the development and optimization of energy saving and energy productions systems, which are becoming more and more efficient, while the cost is reduced. On the other hand, the increasing environmental problems and the depletion of natural resources, which are no longer just a speculation but reality, have contributed in strict measures to minimize buildings energy consumption and reduce the dependence on fossil fuels. The built environment is of particular importance, because it is a sector that accounts for over 30% of global energy consumption. The main target of this type of construction is to minimize their energy needs. However this is not sufficient, so it is necessary that the energy consumed comes from renewable sources. These can be produced either on or off site, by an organized production unit. The evolution of the idea of energy balance, has created new approaches which depend on the construction s targets. The energy balance can be based on energy consumption, primary energy consumption, the energy cost or carbon emissions. Nevertheless, whichever approach is selected it can be determined by additional parameters such as time period or the creation of specific internal conditions. 8

13 ΠΕΡΙΛΗΨΗ After this, all the elements that have the potential to affect the energy balance of a building, reduce energy consumption and eliminate emissions of carbon dioxide will be studied. Achieving zero emissions is of high importance, because it explains better the environmental pollution. First of all, the achievement of zero emissions starts with the understanding of different balance approaches. It continues with the selection of the most appropriate design, through a variety of options, depending on the existing needs and circumstances. This is combined with the use and exploitation of renewable energy provided each time. The parameters and their combinations selected, with the use of a computer application lead to accurate calculation of the effect that they will have to the energy balance of the structure. Of particular importance is to achieve zero carbon emissions in urban environment. This effort is difficult in comparison to rural areas, because the space and the potential are limited. The cities are expected to play a decisive role as they are inhabited by over the 50% of the global population. They also include the majority of built environment. At the same time, studies should not focus only on new construction but also on existing ones, which are the highest number and account for the consumption of large quantities of energy. For this reason, the balance of energy consumption, primary energy consumption and carbon emissions of an existing 5-floor building with houses and shops in an urban environment are examined. With these changes implemented it is being understood which ones influence the most the building s energy balance. However, the findings obtained show that, besides the necessary measures and design changes made, its users are expected to play a significant role. Their habits, their awareness and their active participation can contribute importantly to the balance of the construction. The impacts of their behavior on the energy efficiency of the construction are becoming more apparent when they have already adopted the measures for minimizing energy consumption. 9

14 Το ατύχημα στη θαλάσσια πλατφόρμα της Βρετανικής πετρελαϊκής εταιρίας BP τον Απρίλιο του 2010 στον Κόλπο του Μεξικού στοίχησε τη ζωή σε 11 άτομα, ενώ άλλα 17 τραυματίστηκαν. Τρεις μήνες χρειάστηκαν για να σταματήσει πλήρως η διαρροή πετρελαίου. Το διάστημα αυτό κυβικά μέτρα πετρελαίου διέρρευσαν στη θάλασσα, καταλαμβάνοντας έκταση τετραγωνικών χιλιομέτρων και συντελώντας σε μία τεράστια οικολογική καταστροφή, [πηγή εικόνας:

15 ΥΠΑΡΧΟΥΣΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ 1.1 ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Σύμφωνα με μελέτη του , έγινε μια πρόγνωση για την αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη το 2100 και εκτιμήθηκε ότι θα είναι μεταξύ 1,4-5,8 ο C. Μια πιο πρόσφατη μελέτη όμως, υπολόγισε ότι τη συγκεκριμένη χρονολογία η θερμοκρασία του πλανήτη θα έχει αυξηθεί 1,9-11,5 ο C, με την μεγαλύτερη πιθανότητα να είναι γύρω στους 3,4 ο C. Μια αύξηση της μέσης θερμοκρασίας της γης κατά 5 ο C θα καταστήσει το 70% των καλλιεργήσιμων εκτάσεων σε άγονες περιοχές [εικόνα 1.1]. Παράλληλα, η σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας, που οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στη συνεχή αύξηση των εκπομπών αέριων ρύπων, οδηγεί στο λιώσιμο των πάγων σε κάθε σημείο του πλανήτη. Κάθε χρόνο κομμάτια πάγου εκατοντάδων τετραγωνικών και κυβικών χιλιομέτρων από την Ανταρκτική και τη Γροιλανδία αποκόβονται και πλέουν στους ωκεανούς, πάγοι οι οποίοι σταδιακά λιώνουν και μπορούν να αυξήσουν τη στάθμη της θάλασσας παγκοσμίως 2. Οι Άλπεις έχουν χάσει τις τελευταίες δεκαετίες πάνω από το 50% των παγετώνων τους, ενώ τα Ιμαλάια είναι το μέρος όπου ο πάγος λιώνει γρηγορότερα από οπουδήποτε αλλού. Σε αυτό το φαινόμενο συμβάλλει κατά πολύ η συγκέντρωση αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα και κυρίως του διοξειδίου του άνθρακα. Η συγκέντρωσή του είναι αυτή τη στιγμή 390 ppm 3 περίπου και εκτιμάται ότι αυξάνεται κατά 3 ppm περίπου κάθε χρόνο, ενώ μεταξύ ppm είναι το όριο όπου το λιώσιμο των πάγων θα είναι μη αναστρέψιμο. Αν δεν γίνει κάποια εντυπωσιακή αλλαγή αυτό θα συμβεί μέχρι το Περιοχή της Θεσσαλονίκης που θα βρεθεί κάτω από τη στάθμη της θάλασσας σε πιθανή αύξησή της κατά 1 και 5 μέτρα, [πηγή εικόνας: flood.firetree.net] 1 IPCC Third Assessment Report 2 Αξίζει να σημειωθεί ότι το λιώσιμο όλων των πάγων της Δυτικής Ανταρκτικής και της Γροιλανδίας θα ήταν ικανό να αυξήσει τη στάθμη της θάλασσας παραπάνω από 12 μέτρα 3 Ppm = parts per million, δηλαδή για παράδειγμα τα 390 ppm μεταφράζονται σε ποσοστό 0,039% 4 Σε μία ακραία υπόθεση όπου θα έλιωνε όλος ο πάγος στον πλανήτη η στάθμη της θάλασσας θα ανέβαινε ως και 80 μέτρα 11

16 ΕΝΟΤΗΤΑ ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 1.2 Θαλάσσιες πλατφόρμες εξόρυξης πετρελαίου στον κόλπο του Μεξικού αντλούν πετρέλαιο ακατάπαυστα. Το 2007, όπου υπήρξε η μέγιστη κατανάλωση πετρελαίου, μέχρι την επόμενη, καταναλώνονταν βαρέλια ημερησίως, [πηγή εικόνας: 5 Το 2004 για παράδειγμα η παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας αυξήθηκε κατά 4,3%, ενώ στην Κίνα αυξήθηκε 14% την ίδια χρονιά και κατά 65% την τριετία , φτάνοντας έτσι σε σημείο να καταναλώνει το 15% της παγκόσμιας ενέργειας ενώ έγινε και η δεύτερη χώρα σε εισαγωγή πετρελαίου 6 Έρευνα της International Energy Agency [IEA] 7 Προβλέπεται ότι μέσα στα επόμενα 40 χρόνια θα εξαντληθεί το πετρέλαιο, στα 60 το φυσικό αέριο και στα 100 ο άνθρακας 8 Η παγκόσμια κατανάλωση πετρελαίου αυξήθηκε 3,4% το 2004, όντας η μεγαλύτερη αύξηση από το 1978, ενώ στην Κίνα αυξήθηκε κατά 33% την ίδια χρονιά 9 ο υπολογισμός των αποθεμάτων φυσικού αερίου ανέρχονται αυτή τη στιγμή στα 144 τρισεκατομμύρια κυβικά μέτρα, με τη σημερινή παραγωγή να ανέρχεται σε 2,3 τρισεκατομμύρια κυβικά μέτρα ετησίως 10 Έρευνα της The Association for the Study of Peak Oil, ASPO 11 Σε βαρέλια ανά ημέρα Για την κατάσταση στην οποία έχει περιέλθει το περιβάλλον, ευθύνεται κατά κύριο λόγο η ραγδαία οικονομική και κοινωνική ανάπτυξη των τελευταίων δεκαετιών, όπου η ευμάρεια και η αύξηση του βιοτικού επιπέδου είναι άρρηκτα συνδεδεμένες με την κατανάλωση των φυσικών και ορυκτών πόρων χωρίς όρια και περιορισμούς [εικόνα 1.2]. Η προοπτική για ένα βιώσιμο μέλλον εξαρτάται από το πόσο γρήγορα οι κοινωνίες θα στραφούν από τα ορυκτά καύσιμα σε ανανεώσιμες μορφές ενέργειας, καθώς προβλέπεται ότι στο τέλος του 21ου αιώνα η ζήτηση για ενέργεια θα είναι τριπλάσια σε σχέση με την τωρινή. Η χρησιμοποίηση ανανεώσιμων πηγών έχει ενταθεί τα τελευταία χρόνια, κυρίως, λόγω της συνεχώς αυξανόμενης ζήτησης από τις ταχύτατα αναπτυσσόμενες χώρες της Ασίας, όπως η Κίνα και η Ινδία. Παρόλα αυτά, η εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα θα συνεχίσει να αυξάνεται τις επόμενες δεκαετίες, σε μεγάλο βαθμό εξαιτίας της ανάπτυξης των παραπάνω χωρών 5, με το 85% της ενεργειακής κατανάλωσης να εξακολουθήσει να προέρχεται από την καύση ορυκτών καυσίμων 6. Επομένως, το σενάριο που θα απέτρεπε μια επικίνδυνη κλιματική αλλαγή εφόσον δεν εξορυχτεί παραπάνω από το 20-25% των διαθέσιμων αποθεμάτων ορυκτών καυσίμων, τίθεται με αυτόν τον τρόπο σε αμφιβολία. Ωστόσο, η ολοένα μεγαλύτερη εκμετάλλευση ορυκτών καυσίμων, εκτός από μία σχεδόν σίγουρη οικολογική καταστροφή, οδηγεί και στην εξάντλησή τους 7. Οι πιο δυσοίωνες προβλέψεις αναμένουν εξάντληση του πετρελαίου πριν το Η συνεχής άνοδος των τιμών του πετρελαίου αναμένεται να αυξήσει τη ζήτηση του φυσικού αερίου, οδηγώντας και αυτό σε εξάντληση πριν το Κάτι ανάλογο ισχύει και με την περίπτωση του άνθρακα. Επιπλέον, σύμφωνα με εκτιμήσεις 10, μέχρι το 2006 είχαν εξαντληθεί αθροιστικά τα μισά από τα υπαρκτά αποθέματα πετρελαίου, ενώ τα αποθέματα φυσικού αεριού προβλέπονται να βρίσκονται σε αντίστοιχη κατάσταση μία δεκαετία αργότερα. Παράλληλα, το διάστημα μεταξύ περίπου αναμένεται να υπάρξει η μέγιστη εξόρυξη πετρελαίου 11, 12

17 ΥΠΑΡΧΟΥΣΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ενώ στη συνέχεια θα υπάρξει σταδιακή και συνεχής μείωση 12. Η εξάντληση των αποθεμάτων των ορυκτών καυσίμων θα έχει ως αποτέλεσμα τη συνεχή αύξηση των τιμών, επιφέροντας πολλές οικονομικές επιπτώσεις και συμβάλλοντας στην αύξηση των τιμών πολλών προϊόντων καθημερινής χρήσης, οδηγώντας στην εξαθλίωση ενός ακόμα μεγαλύτερου μέρους του παγκόσμιου πληθυσμού. Ταυτόχρονα, τα ποσοστά ανεργίας, που είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με την τιμή του πετρελαίου, αναμένεται να αυξηθούν δραματικά. Σύμφωνα με τον Robert Hirsh 13, για να αποφευχθεί η οικονομική κατάρρευση θα ήταν αναγκαίο να υπάρξει ένα πρόγραμμα μείωσης της χρήσης πετρελαίου τουλάχιστον 20 χρόνια πριν τη στιγμή της μέγιστης παραγωγής, κάτι το οποίο απέχει από την υπάρχουσα παγκόσμια κατάσταση κατά πολύ. Διαφορετικά, θεωρεί ότι το οικονομικό, πολιτικό και κοινωνικό κόστος θα είναι τεράστιο. Την ίδια άποψη έχει και ο Jeremy Rifkind 14, ο οποίος αναφέρει χαρακτηριστικά ότι εάν νομίζουμε ότι το πετρέλαιο αποτελεί πρόβλημα αυτή τη στιγμή, σε 20 χρόνια θα είναι εφιάλτης. Ενώ, τέλος ο Alan Greenspan 15 πιστεύει ότι όσο τα αποθέματα πετρελαίου μειώνονται, οι διαμάχες για τον έλεγχο αυτών θα αυξάνονται με κορύφωση το διάστημα , αναφέροντας τον πόλεμο του Ιράκ ως τον πρώτο για το συγκεκριμένο λόγο. Όμως, ενώ η κλιματική αλλαγή και ο απερχόμενος κίνδυνος εξάντλησης των ορυκτών καυσίμων οδηγεί τα κράτη να εφαρμόσουν άμεσα τεχνολογίες που δε θα βασίζονται στα ορυκτά καύσιμα, συχνά καταφεύγουν σε μεθόδους που βρίσκονται σε λάθος κατεύθυνση, όπως η πυρηνική ενέργεια. Η παραγωγή πυρηνικής ενέργειας μπορεί να μην εκπέμπει ρυπογόνα αέρια, ωστόσο, υπάρχει το άλυτο πρόβλημα της διάθεσης των πυρηνικών αποβλήτων, καθώς και των ατυχημάτων που έχουν γίνει κατά καιρούς [εικόνα 1.3]. Επομένως, η εκτεταμένη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ταυτόχρονα με την απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα, φαντάζει η μόνη ελπιδοφόρα λύση για να καλυφθούν τα υπέρογκα ποσά ενέργειας. Τα κτίρια αναμένεται να παίξουν καθοριστικό ρόλο σε αυτή την προσπάθεια, καθώς είναι ένας τομέας που δαπανά παγκοσμίως μεγάλα ποσά ενέργειας Το κατεστραμμένο πυρηνικό εργοστάσιο στη Fukushima της Ιαπωνίας, ύστερα από το τσουνάμι το Μάρτιο του Είχε ως αποτέλεσμα την εκκένωση ολόκληρων πόλεων με τεράστιες συνέπειες στο περιβάλλον και στην υγεία εκατομμυρίων ανθρώπων, [πηγή εικόνας: 3.bp.blogspot. com] 12 Η κλιμάκωση αυτή είχε ήδη διατυπωθεί από τον Marion King Hubert το 1956, ο οποίος ήθελε να περιγράψει με αυτόν τον τρόπο τη σχέση μεταξύ των αποθεμάτων πετρελαίου και της συνεχώς αυξανόμενης ζήτησης 13 Έρευνα για το τμήμα ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών 14 Αναλυτής του Αμερικάνικου ιδρύματος οικονομικών τάσεων 15 Αμερικάνος οικονομολόγος που διετέλεσε πρόεδρος της ομοσπονδιακής τράπεζας των Ηνωμένων Πολιτειών από το 1987 ως το Σύμφωνα με τη διαχείριση των ενεργειακών πληροφοριών των Ηνωμένων Πολιτειών, τα κτίρια στις Ηνωμένες Πολιτείες ευθύνονται για το 30% τις παγκόσμιας κατανάλωσης σε ενέργεια και για το 60% της παγκόσμιας κατανάλωσης σε ηλεκτρισμό, κάνοντας τις Ηνωμένες Πολιτείες τον κυριότερο καταναλωτή ενέργειας παγκοσμίως. Όσο αφορά τη διανομή στην κατανάλωση ηλεκτρισμού στις Ηνωμένες Πολιτείες, αυτή είναι στο 76% για τα κτίρια, στο 23% για τη βιομηχανία και μόλις στο 1% για τις μεταφορές 13

18 Μπορεί οι ανεμογεννήτριες μεγάλου μεγέθους να αποτελούν μία από τις ελπίδες για την κάλυψη των μελλοντικών ενεργειακών αναγκών, ωστόσο, με την αλόγιστη χρήση τους υπάρχει ο κίνδυνος υποβάθμισης του οπτικού ορίζοντα, [πηγή εικόνας: eco7.info]

19 ΑΝAΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 2.1 ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Μόλις το 2% της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και το 18% της συνολικής ενέργειας προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές 1, το μεγαλύτερο μέρος από το οποίο παράγεται από την καύση βιομάζας 2. Η υπάρχουσα τεχνολογία δεν έχει τη δυνατότητα να καλύψει αμείωτες τις τωρινές ανάγκες. Για το λόγο αυτό, πρέπει πρωτίστως να μειώθούν οι ενεργειακές απαιτήσεις των κτιρίων, όσο περισσότερο είναι εφικτό, και το υπόλοιπο ποσό ενέργειας που απαιτείται να καλύπτεται από ανανεώσιμες πηγές. Μορφές ενέργειας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν προέρχονται από τον ήλιο [εικόνα 2.1], τον αέρα, τη βιομάζα, το υδρογόνο, τη γεωθερμία και το νερό και εξαρτώνται άμεσα από το κλίμα και την τοποθεσία της εκάστοτε περιοχής. Τα συστήματα που απαιτούν ηλιακή ενέργεια για παράδειγμα χρειάζονται περιοχές με μεγάλο ποσοστό ετήσιας ηλιοφάνειας για να είναι αποδοτικά 3, ενώ η τοποθέτηση τους σε σχέση με το γύρω περιβάλλον και τα κτίρια μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την απόδοση τους. Για την εγκατάσταση ανεμογεννητριών και την εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας, μετριέται η ταχύτητα του ανέμου 60 μέτρα πάνω από το επίπεδο του εδάφους, στο ύψος δηλαδή που είναι περίπου το κέντρο της έλικας μιας ανεμογεννήτριας. Έτσι, τοποθεσίες που βρίσκονται στις κορυφές των λόφων ή σε πεδιάδες είναι περισσότερο αποδοτικές από αυτές που βρίσκονται στις πλαγιές βουνών, σε κοιλάδες ή σε περιοχές που έχουν βλάστηση και κτίρια. Οι υπόλοιπες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, υδροηλεκτρική, γεωθερμία και η χρήση βιομάζας, ωστόσο, εξαρτώνται περισσότερο από την τοποθεσία παρά από τις κλιματικές συνθήκες της περιοχής. Από αυτές μόνο η γεωθερμία χρησιμοποιείται για να τροφοδοτήσει και μικρές κτιριακές εγκαταστάσεις, ενώ οι υπόλοιπες απευθύνονται κυρίως σε μεγαλύτερες. Η γεωθερμική ενέργεια που χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις μεγαλύτερης κλίμακας μπορεί να παράξει ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας ατμό ή ζεστό νερό που προέρχεται από βάθος μεγαλύτερο του 1,5 χιλιομέτρου. Επίσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για τη θέρμανση όσο και για την ψύξη, απλά αξιοποιώντας 2.1 Η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών στο Okhotnykovo της νότιας Ουκρανίας, αποτελεί την τέταρτη μεγαλύτερη παγκοσμίως με πάνελ, παράγοντας 100 GWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως, [πηγή εικόνας: en.wikipedia.org] 1 Σύμφωνα με τον οργανισμό προστασίας του περιβάλλοντος 2 Βιομάζα είναι κάθε οργανική ουσία που προέρχεται από τα φυτά και τα ζώα. Ανάμεσα στις πηγές βιομάζας περιλαμβάνονται και τα γεωργικά και τα δασοκομικά κατάλοιπα, τα στερεά και βιομηχανικά απόβλητα, καθώς και οι υδάτινες και γεωργικές καλλιέργειες που αναπτύσσονται για ενεργειακούς σκοπούς 3 Για παράδειγμα ορισμένες περιοχές της Ελλάδας έχουν ετήσια ακτινοβολία που ξεπερνάει τα 4,8 Gj/m² ενώ άλλες στη βόρεια Ευρώπη έχουν λιγότερο από το μισό 15

20 ΕΝΟΤΗΤΑ 2 Βιομάζα Η καύση βιομάζας για τη θέρμανση των εσωτερικών χώρων και την παραγωγή ζεστού νερού θεωρείται ανανεώσιμη μορφή ενέργειας με μηδενικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, εφόσον προέρχεται από πηγή η οποία ανανεώνεται. Αποτελεί ένα αποδοτικό τρόπο παραγωγής ενέργειας, κυρίως για τις κατασκευές που δεν έχουν ανάγκη ψύξης. Παράλληλα, αποφορτίζει το δίκτυο ηλεκτρικού ρεύματος και μειώνει την απαιτούμενη έκταση των συστημάτων εκμετάλλευσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που θα εγκατασταθούν στην κατασκευή. Συστήματα θέρμανσης με βιομάζα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε μεγαλύτερη κλίμακα, ενώ στο πυκνοδομημένο αστικό περιβάλλον, όπου δε είναι εύκολη η επί τόπου παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, αποτελεί βασική λύση για τη δημιουργία κατασκευών μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου. Η καλλιέργεια ενός εκταρίου καρπών βιομάζας, έχει τη δυνατότητα να παράξει περίπου 800 λίτρα βιοκαυσίμου ετησίως, ποσότητα ικανή να κινήσει ένα συμβατικό αυτοκίνητο περίπου κατά χιλιόμετρα. Διαφορετικά, μπορούν να παραχθούν στερεοί καρποί βιομάζας που θα χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ζεστού νερού, θερμότητας και ενέργειας. Μια κατασκευή με χαμηλές ενεργειακές ανάγκες απαιτεί ετησίως περίπου κιλά στερεής βιομάζας ανά άτομο για καύση. Ωστόσο, παρότι η βιομάζα αποτελεί μια μορφή ενέργειας που δεν εκπέμπει ρύπους, δε μπορεί να θεωρηθεί αξιόπιστη, καθώς η διαθεσιμότητα και τα αποθέματα είναι περιορισμένα. τη σταθερή θερμοκρασία που έχει το έδαφος, από μικρό κιόλας βάθος, σε όλη τη διάρκεια του έτους και είναι περίπου 13 ο C. Βέβαια, σε θερμές κλιματικές ζώνες, όπου η ανάγκη για ψύξη είναι πολύ μεγαλύτερη από την ανάγκη για θέρμανση, ένα γεωθερμικό σύστημα ίσως να μην είναι αποδοτικό, επειδή το κτίριο θα απορρίπτει συνεχώς θερμότητα στο έδαφος, η οποία από κάποιο σημείο και μετά θα το οδηγήσει σε κορεσμό και σε άνοδο της θερμοκρασίας του. Το αντίστροφο ισχύει και στις πολύ ψυχρές κλιματικές ζώνες. Η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι άμεσα συνυφασμένη με την τοποθεσία, καθώς απαιτεί την μετακίνηση μεγάλων ποσοτήτων νερού, άρα τα ποτάμια και η θάλασσα είναι τα μόνα κατάλληλα μέρη, ενώ η βιομάζα 3, τέλος, είναι πιο αποδοτική αν το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας βρίσκεται κοντά στην πηγή της πρώτης ύλης ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΚΤΙΡΙΑ Η δημιουργία κατασκευών μηδενικού ισοζυγίου, προϋποθέτει τη δυνατότητά τους να παράγουν ενέργεια, που τις περισσότερες φορές μεταφράζεται σε ηλεκτρικό ρεύμα. Η εκμετάλλευση των ανανεώσιμων πηγών θα πρέπει να αποτελεί το τελικό στάδιο της μελέτης, εφόσον έχουν ληφθεί πρωτίστως όλα τα απαιτούμενα μέτρα που σχετίζονται με τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης και έχουν υπολογιστεί οι υπολειπόμενες ενεργειακές απαιτήσεις της κατασκευής. Τέτοιου είδους μέτρα αφορούν τον αρχικό σχεδιασμό της κατασκευής, την εγκατάσταση ενεργειακά αποδοτικού εξοπλισμού καθώς και την ενημέρωση, την ενεργή συμμετοχή και την ευαισθητοποίηση των χρηστών. Διαφορετικά, η κάλυψη αναγκών σε ενεργειακά σπάταλες κατασκευές, απαιτεί εκτεταμένες εγκαταστάσεις εκμετάλλευσης ανανεώσιμων πηγών, κάτι το οποίο υστερεί σε απόδοση εξαιτίας του υψηλού κόστους κατασκευής και συντήρησης, ενώ δε μπορεί να υλοποιηθεί σε πυκνό αστικό περιβάλλον. Με την υπάρχουσα τεχνολογία, δύο είναι οι αποτελεσματικότερες μέθοδοι για να παράγει κανείς ηλεκτρικό ρεύμα σε κτίρια μικρής κλίμακας, τα 16

21 ΑΝAΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ φωτοβολταϊκά ηλιακά πάνελ και οι ανεμογεννήτριες μικρού μεγέθους, ενώ πολύ αποδοτική θεωρείται και η εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας για τη θέρμανση και την ψύξη των εσωτερικών χώρων. Η εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι πιθανώς η πιο εύκολη και αποτελεσματική μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στο αστικό περιβάλλον με τη χρήση φωτοβολταϊκών πάνελ, αν παρέχεται δώμα χωρίς μεγάλο ποσοστό σκίασης από το γύρω περιβάλλον ή μία επικλινής στέγη με νότιο προσανατολισμό. Τα πάνελ συνδέονται μεταξύ τους με τέτοιο τρόπο, ώστε η συνολική τους τάση να καλύπτει αυτή που απαιτεί ο μετατροπέας. Το συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα [DC], στη συνέχεια, μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο [AC], ώστε να τροφοδοτήσει τον ηλεκτρικό εξοπλισμό του κτιρίου. Η ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος που δεν χρησιμοποιείται εκείνη τη στιγμή, διοχετεύεται συνήθως στο δίκτυο ή αποθηκεύεται για μελλοντική χρήση. Αντίθετα, οι ανεμογεννήτριες είναι πιο περίπλοκες και απαιτητικές σχετικά με την τοποθέτησή τους σε σύγκριση με τα φωτοβολταϊκά πάνελ. Το περιβάλλον και η τοποθεσία παίζουν καθοριστικό ρόλο για την αποτελεσματικότητά τους. Συνήθως ισχύει ότι όσο υψηλότερα είναι η θέση εγκατάστασής τους και όσο ομαλότερη είναι η ροή του αέρα, τόσο μεγαλύτερη είναι η δυνατότητά τους να παράγουν σταθερή ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος για περισσότερη ώρα. Το μειονέκτημα της πρώτης γενιάς ανεμογεννητριών είχε να κάνει με το γεγονός ότι έπρεπε να παράγουν ενέργεια για τουλάχιστον 3 λεπτά συνεχόμενα πριν ο μετατροπέας την διοχετεύσει στο δίκτυο. Λανθασμένη τοποθέτηση τέτοιων ανεμογεννητριών, είχε ως αποτέλεσμα την αδυναμία τους να παράξουν ενέργεια. Πλέον, κάτι τέτοιο δεν ισχύει, παρόλα αυτά, όμως, οι ανεμογεννήτριες μικρού μεγέθους δεν αποτελούν ένα τόσο διαδεδομένο τρόπο παραγωγής ενέργειας όσο τα φωτοβολταϊκά πάνελ, ούτε εξίσου αποδοτικό. Ωστόσο, με σχετικά χαμηλό κόστος, έχουν την δυνατότητα να παράξουν Desertec Το Desertec είναι μία ιδέα που έχουν αναπτύξει οι TREC 4, η οποία βασίζεται στην αξιοποίηση της μεγαλύτερης και τεχνικά πιο προσιτής πηγής ενέργειας στον πλανήτη, δηλαδή της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης και συγκεκριμένα στις ερημικές περιοχές. Αφορά τη δημιουργία ενός πάρκου μεγάλης κλίμακας με φωτοβολταϊκά πάνελ και ενός δικτύου 5 που θα ενώνει την Αφρική με την Ευρώπη και θα μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα υψηλής τάσης με σχετικά μικρές απώλειες κατά τη μεταφορά 6. Η ερημική περιοχή της βόρειας Αφρικής αποτελεί την ελπίδα για να καλυφθούν οι ενεργειακές ανάγκες ολόκληρης της Ευρώπης 7 και όχι μόνο, διότι είναι ένα μέρος με πολλές ώρες ηλιοφάνειας ετησίως. Η χρήση ενός τμήματος της ερήμου Σαχάρας, έκτασης ίσης με μιας μικρής χώρας, δεδομένου του μεγέθους της, είναι ικανή να καλύψει αυτές τις ανάγκες. Η συγκεκριμένη ιδέα βασίζεται στο γεγονός ότι περίπου το 30% της επιφάνειας της γης είναι ερημικές και άγονες περιοχές, που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την εγκατάσταση τέτοιων συστημάτων. Η ηλιακή 4 Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation, εθελοντική οργάνωση που δημιουργήθηκε το Ηigh-Voltage Direct Current [HVDC], μία τυπική γραμμή του οποίου μπορεί να μεταφέρει 2 GW, τόσο υπέργεια, όσο και υποθαλάσσια και χρησιμοποιείται ήδη για την κάλυψη μεγάλων αποστάσεων σε πολλές περιοχές του πλανήτη 6 Mόλις 0,6% 7 Yπολογίζεται ότι ένα πρόγραμμα κόστους 75 εκατομμυρίων θα τροφοδοτεί καθένα από τους 500 εκατομμύρια Ευρωπαίους με 11 kwh ενέργειας ημερησίως 17

22 ΕΝΟΤΗΤΑ 2 ακτινοβολία που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης είναι 2,5kWh ανά τετραγωνικό μέτρο κάθε ημέρα. Αν υποθέσουμε ότι χρησιμοποιούμε φωτοβολταϊκά πάνελ με απόδοση 12%, όχι ιδιαίτερα υψηλή για τα σημερινά δεδομένα, χρειάζεται μια επιφάνεια μεγέθους 0,75% της γης για να καλύψει τις παγκόσμιες ενεργειακές ανάγκες. Μια τέτοια έκταση αντιστοιχεί περίπου στο 13% της ερήμου Σαχάρα, καλυμμένης με φωτοβολταϊκά πάνελ. Το πιο ελπιδοφόρο πρόγραμμα παγκοσμίως αυτή τη στιγμή τέτοιου είδους βρίσκεται στις Ηνωμένες Πολιτείες και όταν ολοκληρωθεί, το 2012, θα παράγει 1,65gWhs ενέργειας το χρόνο. Υπολογίζεται ότι για να παραχθεί 1gW ενέργειας, χρειάζεται έκταση περίπου 7τ.χλμ. καλυμμένη με φωτοβολταϊκά πάνελ, ωστόσο, η απαιτούμενη έκταση θα μπορούσε να μειωθεί με τη χρήση συμπυκνωμένης ηλιακής ενέργειας. ικανοποιητικές ποσότητες ενέργειας στις κατάλληλες περιβαλλοντικές συνθήκες. Σε μία κατασκευή, η βάση στήριξης της ανεμογεννήτριας είναι προτιμότερο να είναι στο έδαφος ή σε κάποιο σταθερό σημείο της κατασκευής, καθώς η σταθερότητα της ανεμογεννήτριας αυξάνει την αποδοτικότητά της. Τα καλώδια διατρέχουν τον πυρήνα του κορμού της ανεμογεννήτριας και καταλήγουν στη βάση της και στο μετατροπέα. Ο μετατροπέας, στη συνέχεια, συγχρονίζει το εναλλασσόμενο ρεύμα ώστε να τροφοδοτήσει τον ηλεκτρικό εξοπλισμό του κτιρίου. Τέλος, η εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας βασίζεται στη σταθερή θερμοκρασία του εδάφους καθόλη τη διάρκεια του έτους [16-18 C] σε βάθος μεγαλύτερο των 8 μέτρων. Το φαινόμενο αυτό, σε συνδυασμό με τη χρήση αντλιών θερμότητας, μπορεί να μειώσει σημαντικά την ανάγκη για θέρμανση και ψύξη των εσωτερικών χώρων. Το σύστημα γεωθερμίας μπορεί να εγκατασταθεί κάθετα κάτω από τα θεμέλια της κατασκευής φθάνοντας σε βάθος μέχρι και 100 μέτρα, περιλαμβάνοντας πλαστικούς σωλήνες μέσα στους οποίου υπάρχει νερό. Κατά τη διαδικασία της θέρμανσης το νερό προσλαμβάνει θερμική ενέργεια από το έδαφος, ενώ κατά τη διαδικασία της ψύξης απορρίπτει ενέργεια σε αυτό. Στη συνέχεια η αντλία θερμότητας με επιπλέον χρήση ενός μικρού ποσού ηλεκτρικής ενέργειας θερμαίνει ή ψύχει ένα δεύτερο κύκλωμα ρευστού, το οποίο στη συνέχεια θερμαίνει ή ψύχει αντίστοιχα τους χώρους του κτιρίου μέσω συστημάτων όπως fan coils, ενδοδαπέδιο σύστημα, αεραγωγούς, κλιματιστικές μονάδες ή θερμαντικά σώματα. Επιπλέον, οι γεωθερμικοί σωλήνες μπορούν να εγκατασταθούν και οριζόντια, εφόσον υπάρχει κήπος ή ελεύθερος χώρος στο κτίριο, περιλαμβάνοντας αέρα ή νερό και με λειτουργία αντίστοιχη με αυτή της κάθετης γεωθερμίας. 18

23 ΑΝAΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 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 [right to light], 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. Right to Light Το δικαίωμα στο φυσικό φως [right to light] είναι ένας νόμος που θεσπίστηκε στην Αγγλία το 1832, κατά τον οποίο ο ιδιοκτήτης μιας κατοικίας που έχει δεχθεί το φως του ηλίου για περισσότερο από 20 χρόνια έχει τη δυνατότητα να απαγορεύσει οποιαδήποτε κατασκευή θα του το στερούσε ή θα του το μείωνε. Στο διάστημα αυτό, όμως, δεν είναι σε θέση να διευρύνει τα ήδη υπάρχοντα ανοίγματα. Στο κεντρικό Λονδίνο, μπορεί να συναντήσει κανείς πινακίδες κάτω από συγκεκριμένα παράθυρα που γράφουν Αρχαία Φώτα και αναφέρονται στο παραπάνω δικαίωμα. Ενέργεια από Απορρίμματα Υπάρχει μια ποικιλία μορφών ενέργειας που μπορεί να παραχθεί από την εκμετάλλευση υλικών που συνήθως καταλήγουν ως απορρίμματα στους χώρους υγειονομικής ταφής. Στο μέλλον βέβαια, κάτι τέτοιο δε θα ευδοκιμήσει, καθώς η ενέργεια που μπορεί να εξοικονομηθεί αποφεύγοντας την κατασκευή υλικών, όπως μέταλλο, πλαστικό, γυαλί και χαρτί, με την επαναχρησιμοποίηση τους είναι πολύ μεγαλύτερη σχετικά με την ενέργεια που μπορούν να παράξουν. Εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα αποτελεί η χρήση τεχνολογιών που παράγουν ενέργεια αξιοποιώντας υλικά όπως τα απορρίμματα του φαγητού και του κήπου, καθώς και τα περιττώματα των ανθρώπων και των ζώων. Παρόλα αυτά, η ενέργεια που παράγεται από τα απορρίμματα δε μπορεί να θεωρηθεί ούτε ανανεώσιμη μορφή ούτε ιδιαίτερα ασφαλής. 19

24 ΕΝΟΤΗΤΑ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ Ανεμογεννήτριες, φωτοβολταϊκά πάνελ και μικρές υδροηλεκτρικές και γεωθερμικές εγκαταστάσεις μπορούν να τοποθετηθούν κατά την κατασκευή ενός κτιρίου. Μπορεί η παράγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας να είναι εξαιρετικά δαπανηρή και να απαιτεί συγκεκριμένες τοπογραφικές συνθήκες, ωστόσο η εκμετάλλευση της αιολικής, ηλιακής και γεωθερμικής ενέργειας είναι ήδη αρκετά αποδοτική, ενώ τα επόμενα χρόνια αναμένεται να γίνουν ακόμα πιο ανταγωνιστικές οικονομικά. Είναι χαρακτηριστικό ότι οι περιβαλλοντικές συνθήκες στον ελλαδικό χώρο ευνοούν τόσο τη εγκατάσταση φωτοβολταϊκών και γεωθερμικών συστημάτων όσο και ανεμογεννητριών. Η ετήσια προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία κυμαίνεται μεταξύ 2.2 Μέση ετήσια ηλιακή ακτινοβολία στον Ελλαδικό χώρο την περίοδο Απρίλιος Μάρτιος 2010, [πηγή εικόνας: SolarGIS] 2.3 Μέση ταχύτητα ανέμων [μέτρα/δευτερόλεπτο] στον Ελλαδικό χώρο, [πηγή εικόνας: 20

25 ΑΝAΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ και 2.000kWh/τ.μ. [εικόνα 2.2], έτσι το κόστος εγκατάστασης φωτοβολταϊκών έχει σχετικά μικρό χρονικό διάστημα απόσβεσης που συνήθως δεν ξεπερνά τα 10 έτη. Και αν αναλογισθεί κανείς ότι η διάρκεια ζωής τους κυμαίνεται μεταξύ 25 και 50 ετών, και οι απώλειές τους λόγο παλαιότητας στο διάστημα αυτό είναι 5-8%, καταλαβαίνει ότι πρόκειται για ένα αρκετά αποδοτικό τρόπο παραγωγής ενέργειας. Εξίσου αποδοτική, όμως, μπορεί να είναι η εγκατάσταση ανεμογεννητριών, καθώς η μέση ετήσια ταχύτητα των ανέμων ξεπερνά τα 4m/s 9 σε πολλά σημεία της χώρας [εικόνα 2.3], ενώ σε ορισμένα ξεπερνά και τα 10m/s. Στη χώρα μας, τέλος, λόγω των γεωλογικών συνθηκών, υπάρχουν σημαντικές γεωθερμικές πηγές σε βάθος μέτρα, σε πληθώρα περιοχών, κυρίως στην κεντρική και βόρεια Ελλάδα καθώς και σε αρκετά νησιά του Αιγαίου, οι οποίες μπορούν να αξιοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας [εικόνα 2.4]. Παρόλα αυτά, αν και τα τελευταία χρόνια προωθείται σημαντικά η χρήση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, αποτελώντας την πιο αξιόπιστη λύση για την κάλυψη των μελλοντικών ενεργειακών αναγκών, δε μπορούν να παραβλεφθούν στην παρούσα φάση τα σημαντικά αποθέματα ορυκτών καυσίμων που διαθέτει η χώρα. Για παράδειγμα, τα αποθέματα λιγνίτη 10 είναι αρκετά σημαντικα, η εκμετάλλευση των οποίων δε είναι λογικό να σταματήσει ή να παραγκωνιστεί, στερώντας μία φθηνή παραγωγή ενέργειας. Μολονότι έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή στην ατμόσφαιρα μεγάλων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα και μικροσωματιδίων, υπάρχει η δυνατότητα λήψης μέτρων για τη μείωση της περιβαλλοντικής μόλυνσης 11 που προκαλέι η εκμετέλλευσή του. 2.4 Οι πηγές γεωθερμίας στον Ελλαδικό χώρο και οι θερμοκρασίες τους, [πηγή εικόνας: 9 Ταχύτητα ικανή να παράξει ηλεκτρικό ρεύμα, θέτοντας μια ανεμογεννήτρια μεγάλου μεγέθους σε λειτουργία. Αξίζει να σημειωθεί ότι για διπλάσια ταχύτητα ανέμου, οκταπλασιάζεται η ισχύς της ανεμογεννήτριας. Ανεμογεννήτριες μικρότερου μεγέθους μπορούν να τεθούν σε λειτουργία και με μικρότερη ταχύτητα ανέμου 10 Η Ελλάδα είναι η δεύτερη σε παραγωγή λιγνίτη χώρα της Ευρώπης μετά τη Γερμανία, με αποθέματα που επαρκούν τουλάχιστον για μισό αιώνα ακόμα εκμετάλλευσης 21

26 ΕΝΟΤΗΤΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 2.5 Παράδειγμα καταστροφής φυσικού περιβάλλοντος για την εγκατάσταση ανεμογεννητριών και του κινδύνου που υπάρχει σε περίπτωση πυρκαγιάς, [πηγή εικόνας: maryland. sierraclub.org] 11 Λύση για το συγκεκριμένο πρόβλημα θα μπορούσε να είναι η συλλογή του διοξειδίου του άνθρακα και η ταφή του στο υπέδαφος ή η καύση παράλληλα με το λιγνίτη και στερεών ενεργειακών καυσίμων ή βιομάζας σε ατμοηλεκτρικούς σταθμούς 12 Χαρακτηριστικό είναι ότι προβλέπεται ότι ακόμα και το 2030 μόλις το 13-17% της συνολικά παραγόμενης ενέργειας θα προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές 13 Η διάρκεια ζωής του είναι περίπου 5 χρόνια συνεχούς λειτουργίας 14 Τέτοιου είδους ατύχημα συνέβη το 2003 στο Μαρμάρι της νότιας Ευβοίας, με θραύσματα βάρους μέχρι ένα τόνο να εκτοξεύονται σε απόσταση 400 μέτρων 15 Ύστερα από μελέτες, επιπτώσεις στην υγεία έχουν ήδη αποδειχθεί για ορισμένα είδη ζώων Η εκμετάλλευση των ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, από την άλλη πλευρά, δεν αποτελεί πανάκεια για την επίλυση του ενεργειακού προβλήματος 12, καθώς παρουσιάζουν μειονεκτήματα, προβλήματα και ελλείψεις. Μπορεί επομένως η αξιοποίηση τους να μειώνει τις εκπομπές ρύπων, ωστόσο δεν πρέπει να παραβλέπονται και οι συνέπειες που έχει πολλές φορές η εγκατάστασή τους. Οι σύγχρονες ανεμογεννήτριες, για παράδειγμα, είναι κατασκευές μεγάλης κλίμακας, με ύψος και διάμετρο πτερυγίων που ξεπερνά τα 100 μέτρα και με απαιτούμενη θεμελίωση οπλισμένου σκυροδέματος έως και 500 τ.μ. Πέρα από αυτό, τις περισσότερες φορές, για την εγκατάσταση τους επιλέγονται απομακρυσμένες περιοχές, απαιτώντας επιπλέον έργα οδοποιίας ώστε να επιτευχθεί η πρόσβαση μεγάλων φορτηγών. Οι περιοχές αυτές είναι συνήθως εκτάσεις μακρία από το αστικό περιβάλλον, προκαλώντας ανεπανόρθωτη ζημιά στην χλωρίδα και την πανίδα τους [εικόνα 2.5]. Επιπλέον, ελλοχεύει συνεχώς ο κίνδυνος πυρκαγιάς από αυτανάφλεξη είτε της ίδιας της ανεμογεννήτριας είτε από υπερθέρμανση των καλωδιώσεων, με ό,τι αυτό συνεπάγεται για τις δασικές εκτάσεις που τις περιβάλλουν [εικόνα 2.6]. Ακόμα και να σπάσουν οι έλικες της ανεμογεννήτριας είναι πιθανό, είτε από σφοδρούς ανέμους είτε από τη χρήση 13, να εκτοξευθούν σε απόσταση μεγαλύτερη των 500 μέτρων 14 [εικόνα 2.7]. Ο θόρυβος που παράγουν κατά τη λειτουργία τους, μπορεί να μην γίνεται πολλές φορές αντιληπτός από τους ανθρώπους, ελέγχονται ωστόσο οι επιπτώσεις του στην υγεία 15. Τέλος, ισχύει αποδεδειγμένα ότι οι εγκατάσταση ανεμογεννητριών σε μία περιοχή μειώνει τόσο την αξία γης όσο και την προσέλευση τουριστών. Χαρακτηριστικό είναι ότι στη Γερμανία, όπου είναι εγκατεστημένες πάνω από ανεμογεννήτριες, έχει θεωρηθεί ως μία εξαιρετικά δαπανηρή επένδυση, η οποία, ωστόσο, δε συμβάλλει σημαντικά στη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου. Έτσι, προωθείται η διάθεση κονδυλίων για έρευνες και επιδοτήσεις για την ανάπτυξη κατοικιών που θα καταναλώνουν 22

27 ΑΝAΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ελάχιστη ή καθόλου ενέργεια. Επιπλέον, η Δανία που θεωρείται πρωτοπόρος στην εκμετάλλευση αιολικής ενέργειας, παράγοντας συνολική ισχύ μεγαλύτερη από 6 GW, δεν έχει θέσει εκτός λειτουργίας ούτε ένα σταθμό συμβατικής παραγωγής ενέργειας μέχρι στιγμής. Αυτό σημαίνει ότι, παρότι η παραγόμενη ενέργεια ολοένα και αυξαίνεται με τον ίδιο ρυθμό, ίσως και μεγαλύτερο, αυξάνεται η κατανάλωση και οι ενεργειακές απαιτήσεις. Η εκμετάλλευση, από την άλλη πλευρά, της ηλιακής ενέργειας με τη χρήση φωτοβολταϊκών πάνελ έχει και αυτή ορισμένα μειονεκτήματα, που έγκεινται στην εξαιρετικά ρυπογόνο διαδικασία κατασκευής τους. Η κατασκευή τους προϋποθέτει την παραγωγή κρυσταλλικού πυριτίου, απαιτώντας μεγάλα ποσά ενέργειας, ενώ και διάφορα άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται είναι αυξημένης επικινδυνότητας και τοξικής δράσης. Επίσης, υπάρχει το πρόβλημα της διάθεσης τους μετά το τέλος της λειτουργίας τους, καθώς δεν επιτρέπεται η ταφή τους ούτε η καύση τους εξαιτίας των εκπομπών Καδμίου, με μόνη λύση την ανακύκλωση ενός μέρους των κατασκευαστικών υλικών τους. 2.6 Ο κίνδυνος πυρκαγιάς μιας ανεμογεννήτριες είναι μεγάλος. Εξίσου μεγάλη είναι και η πιθανότητα εξάπλωσή της, εφόσον περιβάλλεται από δασικές εκτάσεις, [πηγή εικόνας: www. windbyte.co.uk] Γίνεται, επομένως, αντιληπτό ότι η ξέφρενη διάδοση και εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών δε βασίζεται σε μεγάλο βαθμό ούτε στην ευαισθησία για το περιβάλλον ούτε σε υπάρχουσες ενεργειακές ανάγκες, αλλά αποτελεί ακόμα μια πηγή κερδοφορίας, καθώς και μία ακόμα πηγή παραγωγής ενέργειας για να στηριχθούν οι ολοένα αυξανόμενες καταναλωτικές απαιτήσεις. Τις περισσότερες φορές εντάσσονται σε σχέδια ανάπτυξης που πραγματοποιούνται χωρίς πρόγραμμα και δεν αντικατοπτρίζουν τις πραγματικές ανάγκες. Στόχος δε θα πρέπει να είναι η απεριόριστη εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας, αλλά η αλλαγή του τρόπου ζωής από καθημερινές πρακτικές και συνήθειες με σκοπό, να ελαχιστοποιούν τις απαιτούμενες ενεργειακές ανάγκες. Εξάλλου, η υπάρχουσα τεχνολογία και το κόστος τους, τις καθιστά αποδοτικές σε σημαντικό βαθμό, αλλά όχι σε τέτοιο ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ευρεία κλίμακα. Οι κατασκευές χαμηλής ή μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης μικρής κλίμακας, σε μαζικό επίπεδο, έχουν τη 2.7 Παράδειγμα κατάρρευσης ανεμογεννήτριας στο Wisconsin των Ηνωμένων Πολιτειών, [πηγή εικόνας: betterplan. squarespace.com] 23

28 ΕΝΟΤΗΤΑ 2 δυνατότητα να συμβάλλουν σημαντικά στη μείωση των ενεργειακών απαιτήσεων. Επιπλέον, η εκτεταμένη εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας χωρίς μέτρο είναι βέβαιο ότι θα έχει αρνητικές συνέπειες για το περιβάλλον, καταστρέφοντας τη χλωρίδα και την πανίδα και υποβαθμίζοντας σημαντικά τον οπτικό ορίζοντα. Είναι ορατός ο κίνδυνος να ξεφυτρώνουν συνεχώς αιολικά ή φωτοβολταϊκά πάρκα, χωρίς καμία ευαισθησία για την κατάληψη και καταστροφή των εκτάσεων που καταλαμβάνουν, τα οποία μετά το πέρας της λειτουργίας τους, εγκαταλείπονται προς αναζήτηση νέων περιοχών. Συνειδητοποιούμε, επομένως, ότι η εκμετάλλευση ανανεώσιμων μορφών ενέργειας θα πρέπει να προωθείται κατά βάση σε έργα μικρής κλίμακας [εικόνα 2.8], όπως κατοικίες και απομακρυσμένα συγκροτήματα που βρίσκονται εκτός δικτύου και όχι για να προωθήσει τους ξέφρενους ρυθμούς ανάπτυξης ως ακόμη ένα εργαλείο οικονομικής εκμετάλλευσης. Επιπλέον, είναι λογική και όχι κατακριτέα η συνέχιση της αξιοποίησης των ορυκτών καυσίμων, που μπορούν να προσφέρουν ηλεκτρική ενέργεια με σχετικά χαμηλό κόστος. Θα πρέπει, όμως, να εφαρμοστούν άμεσα αντιρρυπαντικές τεχνολογίες στην εκμετάλλευσή και αξιοποίηση τους, ώστε να μειωθούν, όσο είναι εφικτό, οι εκπομπές μικροσωματιδίων και, συνεπώς, οι περιβαλλοντικές τους επιπτώσεις. 2.8 Ανεμογεννήτρια κατακόρυφου άξονα περιστροφής. Τέτοιου είδους ανεμογεννήτριες είναι περισσότερο αποδοτικές στο αστικό περιβάλλον, διότι μπορούν να εκμεταλλευτούν τους ανέμους όλων των διευθύνσεων, [πηγή εικόνας: windturbinezone.com] 24

29 Το κτίριο του Παγκόσμιου Κέντρου Εμπορίου στην πρωτεύουσα του Μπαχρέιν, Manama, σχεδιασμένο από κατασκευαστική εταιρεία Atkins. Έχει ύψος 240 μέτρα και ανάμεσα στους δύο πύργους, όπου αναπτύσσεται, έχουν εγκατασταθεί ανεμογεννήτριες για την παραγωγή ενέργειας. Η τοποθέτηση των πύργων σε V διάταξη μεταξύ τους συμβάλλει στην αύξηση της ταχύτητας των ανέμων, [πηγή εικόνας:

30 Ο φωτοβολταϊκός ηλιακός συλλέκτης της φωτογραφίας τροφοδοτεί με ενέργεια βασικές λειτουργίες της εκτός δικτύου κατοικίας, όπως ο τεχνητός φωτισμός, σε μία απομακρυσμένη περιοχή στο Μαρόκο. Οι ανανεώσιμες μορφές ενέργειας μπορούν να αξιοποιηθούν για την αναβάθμιση της ποιότητας ζωής εκατομμυρίων ανθρώπων, [πηγή εικόνας:

31 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ Κατά τη δεκαετία του 1970, οι δύο πετρελαϊκές κρίσεις αύξησαν το κόστος ενέργειας ως και 300%. Για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας θεωρήθηκε το θερμικό ισοζύγιο του κτιρίου ως το ενεργειακό του ισοζύγιο, με αποτέλεσμα να στοχεύεται η μείωση της ενέργειας που απαιτείται για τη θέρμανση των εσωτερικών του χώρων. Οι πρώτες προσπάθειες προσέγγισης είχαν ικανοποιητικά αποτελέσματα στον τομέα της θέρμανσης, παρόλα αυτά δημιούργησαν αρκετά προβλήματα, μειώνοντας την ποιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος. Εμφανίστηκαν φαινόμενα, όπως ο ανεπαρκής φυσικός φωτισμός, η απουσία οπτικής επαφής με το εξωτερικό περιβάλλον, η χαμηλή ποιότητα του εσωτερικού αέρα και τα αυξημένα επίπεδα υγρασίας λόγω ανεπαρκούς αερισμού. Τη δεκαετία του 1980 άρχισε μια προσπάθεια επίλυσης των προβλημάτων που προέκυπταν από τη λήψη μέτρων για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. Έτσι, αρχίζουν να εμφανίζονται κτίρια χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης, δίνοντας έμφαση στο βιοκλιματικό σχεδιασμό, αξιοποιώντας το φυσικό περιβάλλον και όχι απομονώνοντας το από αυτό και λαμβάνοντας μέτρα για τον απαραίτητο παθητικό ηλιακό σχεδιασμό, τη σκίαση, την κατάλληλη θερμοχωρητικότητα και το φυσικό αερισμό. Από τη δεκαετία του 1990, ωστόσο, ξεκίνησε να διερευνάται και το επιστημονικό υπόβαθρο με την παράλληλη χρήση υπολογιστικών εφαρμογών, καθιστώντας δυνατή την ανάλυση των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς του κτιρίου κατά τη διάρκεια της ζωής του. Επιπλέον, συνεχώς θεσμοθετούνται ολοένα και υψηλότερες απαιτήσεις για τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης και των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, κάτι που έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της ενέργειας που χρειάζονται τα σύγχρονα συμβατικά κτίρια ως και 80% σε σχέση με αυτή που χρειάζονταν τα αντίστοιχα κτίρια που κτίστηκαν τη δεκαετία του 1970, με αποκορύφωμα τα κτίρια μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου τα οποία παράγουν όση ενέργεια απαιτείται για τη λειτουργία τους. 27

32 ΕΝΟΤΗΤΑ 3 Επομένως, γίνεται κατανοητό ότι ένα κτίριο αποτελεί ένα σύνθετο ενεργειακά σύστημα σε ένα τομέα όπου δαπανούνται τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Ο κτιριακός τομέας είναι υπεύθυνος για την κατανάλωση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας και την εκπομπή μεγάλων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα παγκοσμίως. Τα κτίρια ευθύνονται για το 35% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας, το 65% της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, το 35% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και για το 10% της συνολικής κατανάλωσης νερού. Ο κατάλληλος αρχικός σχεδιασμός και η λήψη των απαιτούμενων μέτρων μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση μεγάλου μέρους των ενεργειακών απαιτήσεων. Ωστόσο, δεν υπάρχουν παραδειγματικές λύσεις, καθώς κάθε κτίριο έχει τις δικές του ιδιαιτερότητες και απαιτήσεις, το ίδιο και οι χρήστες του. Κατά συνέπεια, οι μέθοδοι και οι στρατηγικές αντιμετώπισης εξαρτώνται και προσαρμόζονται κάθε φορά από ποικίλους παράγοντες, όπως ο προσανατολισμός, το έδαφος, τα περιβάλλοντα κτίρια, τα κλιματικά και φυσικά φαινόμενα, καθώς και από τις επιθυμίες, τις απαιτήσεις και τις συνήθειες των χρηστών. 28

33 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ 3.2 ΚΤΙΡΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ Ένα κτίριο μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου έχει τη δυνατότητα να εξασφαλίζει την ενέργεια που χρειάζεται να καταναλώσει κατά τη διάρκεια ενός ολόκληρου έτους, μέσα από ανανεώσιμες πηγές. Εξακολουθεί να είναι, δηλαδή, ένα κτίριο συνδεδεμένο στο δίκτυο, παρέχοντας ενέργεια σε αυτό όταν έχει αποθέματα και αντλώντας ενέργεια από αυτό όταν οι ανάγκες του για κατανάλωση ενέργειας είναι μεγαλύτερες από αυτές που τα συστήματά του μπορούν να παράξουν. Η επάρκεια ενός κτιρίου σε ενέργεια εξαρτάται από τη χρήση την οποία θα φιλοξενεί [κατοικία, γραφεία, βιομηχανία], από το κόστος των τεχνολογιών που θα χρησιμοποιηθούν, το κλίμα της περιοχής, τις διαθέσιμες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, καθώς και τις προθέσεις και την οικονομική κατάσταση των ιδιοκτητών. Τα κτίρια αυτά είναι εφοδιασμένα συνήθως με αποδοτικές κτιριακές τεχνολογίες και συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών μπορεί να γίνεται 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 ενέργεια 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. Ωστόσο, 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, η ελαχιστοποίηση 29