1o ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΑΓΙΟΥ ΙΩΑΝΝΗ ΡΕΝΤΗ Σχολικό Έτος: 2013 2014 ΤΑΞΗ Α6 Μάθημα: Τεχνολογία ΑΤΟΜΙΚΟ ΕΡΓΟ Της Μαθήτριας Λυδίας Τσιαντούκας ΤΙΤΛΟΣ ΘΕΜΑΤΟΣ Bιοκλιματικό σπίτι Καθηγητής : Ηρ. Ντούσης
ΚΕΦΑΛΑΙΑ-ΕΝΟΤΗΤΕΣ Περιεχόμενα ΕΙΣΑΓΩΓΗ...1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο: ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΗΠΙΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 1α: Η σημασία των ήπιων μορφών ενέργειας..2 1β: Κυριότερες εφαρμογές των ήπιων μορφών ενεργείας...3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο : ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΩΝ 2α. Η ανακάλυψη του φωτοβολταϊκού φαινομένου. 5 2β.Τα πρώτα σημαντικά φωτοβολταϊκά συστήματα.6 2γ.Το μέλλον των φωτοβολταϊκών...7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο : ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΩΝ ΓΙΑ ΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ ΚΑΙ ΤΗΝ ΚΟΙΝΩΝΙΑ 3α.Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των ήπιων μορφών ενέργειας... 8 3β.Εξοικονόμηση ενέργειας ενός βιοκλιματικού σπιτιού... 8 3γ. Επιχειρήσεις που δραστηριοποιούνται στην Ελλάδα στην κατασκευή βιοκλιματικών κτιρίων...9 3δ. Επαγγέλματα που σχετίζονται με την κατασκευή βιοκλιματικών σπιτιών..10 Σελ. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο : ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ 4α.Τα μέρη μιας βιοκλιματικής κατοικίας 11 4β. Χαρακτηριστικά βιοκλιματικού σπιτιού.....13 4γ: Πως λειτουργούν τα φωτοβολταϊκά πάνελ...15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο : ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ 15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6ο : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ....... 17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7ο: ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ...34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8ο: ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΚΟΣΤΟΣ ΥΛΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ..35 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 36
ΕΙΣΑΓΩΓΗ Επέλεξα αυτό το θέμα(βιοκλιματικό σπίτι) διότι όλες οι συσκευές ανανεώσιμων πηγών είναι πιο φιλικές προς το περιβάλλον και δίνουν εναλλακτικές λύσεις χρήσης της ενέργειας Π.Χ. Μεταφέρει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική και δεύτερον γιατί στο μέλλον έχει μεγάλη προοπτική να αναπτυχθεί αυτή η τεχνολογία. Παρακάτω θα αναλύσουμε τις ήπιες μορφές τις ενέργειας και θα σας δείξω τα βήματα κατασκευής που ακολούθησα για να κατασκευάσω ένα βιοκλιματικό σπίτι. Ελπίζω να την απολαύσετε!!!!!!!
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο: ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΗΠΙΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 1α: Η Σημασία των ήπιων μορφών ενέργειας Οι ήπιες μορφές ενέργειας (ή ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ), ή νέες πηγές ενέργειας ή πράσινη ενέργεια) είναι μορφές εκμεταλλεύσιμης ενέργειας που προέρχονται από διάφορες φυσικές διαδικασίες, όπως ο άνεμος, η γεωθερμία, η κυκλοφορία του νερού και άλλες. Ο όρος «ήπιες» αναφέρεται σε δυο βασικά χαρακτηριστικά τους. Καταρχάς, για την εκμετάλλευσή τους δεν απαιτείται κάποια ενεργητική παρέμβαση, όπως εξόρυξη, άντληση ή καύση, όπως με τις μέχρι τώρα χρησιμοποιούμενες πηγές ενέργειας, αλλά απλώς η εκμετάλλευση της ήδη υπάρχουσας ροής ενέργειας στη φύση. Δεύτερον, πρόκειται για «καθαρές» μορφές ενέργειας, πολύ «φιλικές» στο περιβάλλον, που δεν αποδεσμεύουν υδρογονάνθρακες, διοξείδιο του άνθρακα ή τοξικά και ραδιενεργά απόβλητα, όπως οι υπόλοιπες πηγές ενέργειας που χρησιμοποιούνται σε μεγάλη κλίμακα. Έτσι οι ΑΠΕ θεωρούνται από πολλούς μία αφετηρία για την επίλυση των οικολογικών προβλημάτων που αντιμετωπίζει η Γη. Ως «ανανεώσιμες πηγές» θεωρούνται γενικά οι εναλλακτικές των παραδοσιακών πηγών ενέργειας (π.χ. του πετρελαίου ή του άνθρακα), όπως η ηλιακή και η αιολική. Ο χαρακτηρισμός «ανανεώσιμες» είναι κάπως καταχρηστικός, μιας και ορισμένες από αυτές τις πηγές, όπως η γεωθερμική ενέργεια δεν ανανεώνονται σε κλίμακα χιλιετιών. Σε κάθε περίπτωση οι ΑΠΕ έχουν μελετηθεί ως λύση στο πρόβλημα της αναμενόμενης εξάντλησης των (μη ανανεώσιμων) αποθεμάτων ορυκτών καυσίμων. Τελευταία από την Ευρωπαϊκή Ένωση, αλλά και από πολλά μεμονωμένα κράτη, υιοθετούνται νέες πολιτικές για τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, που προάγουν τέτοιες εσωτερικές πολιτικές και για τα κράτη μέλη. Οι ΑΠΕ αποτελούν τη βάση του μοντέλου οικονομικής ανάπτυξης της πράσινης οικονομίας και κεντρικό σημείο εστίασης της σχολής των οικολογικών οικονομικών, η οποία έχει κάποια επιρροή στο οικολογικό κίνημα. Οι ήπιες μορφές ενέργειας βασίζονται κατ' ουσία στην ηλιακή ακτινοβολία, με εξαίρεση τη γεωθερμική ενέργεια, η οποία είναι ροή ενέργειας από το εσωτερικό του φλοιού της γης, και την ενέργεια απ' τις παλίρροιες που εκμεταλλεύεται τη βαρύτητα. Οι βασιζόμενες στην ηλιακή ακτινοβολία ήπιες πηγές ενέργειας είναι ανανεώσιμες, μιας και δεν πρόκειται να εξαντληθούν όσο υπάρχει ο ήλιος, δηλαδή για μερικά ακόμα δισεκατομμύρια χρόνια. Ουσιαστικά είναι ηλιακή ενεργεία "συσκευασμένη" κατά τον ένα ή τον άλλο τρόπο: η βιομάζα είναι ηλιακή ενέργεια δεσμευμένη στους ιστούς των φυτών μέσω της φωτοσύνθεσης, η αιολική εκμεταλλεύεται τους ανέμους που προκαλούνται απ' τη θέρμανση του αέρα ενώ αυτές που βασίζονται στο νερό εκμεταλλεύονται τον κύκλο εξάτμισης-συμπύκνωσης του νερού και την κυκλοφορία του. Η γεωθερμική ενέργεια δεν είναι ανανεώσιμη, καθώς τα γεωθερμικά πεδία κάποια στιγμή εξαντλούνται. 2
Χρησιμοποιούνται είτε άμεσα (κυρίως για θέρμανση) είτε μετατρεπόμενες σε άλλες μορφές ενέργειας (κυρίως ηλεκτρισμό ή μηχανική ενέργεια). Υπολογίζεται ότι το τεχνικά εκμεταλλεύσιμο ενεργειακό δυναμικό απ' τις ήπιες μορφές ενέργειας είναι πολλαπλάσιο της παγκόσμιας συνολικής κατανάλωσης ενέργειας. Η υψηλή όμως μέχρι πρόσφατα τιμή των νέων ενεργειακών εφαρμογών, τα τεχνικά προβλήματα εφαρμογής καθώς και πολιτικές και οικονομικές σκοπιμότητες που έχουν να κάνουν με τη διατήρηση του παρόντος στάτους κβο στον ενεργειακό τομέα εμπόδισαν την εκμετάλλευση έστω και μέρους αυτού του δυναμικού. Το ενδιαφέρον για τις ήπιες μορφές ενέργειας ανακινήθηκε τη δεκαετία του 1970, ως αποτέλεσμα κυρίως των απανωτών πετρελαϊκών κρίσεων της εποχής, αλλά και της αλλοίωσης - 3 -του περιβάλλοντος και της ποιότητας ζωής από τη χρήση κλασικών πηγών ενέργειας. Ιδιαίτερα ακριβές στην αρχή, ξεκίνησαν σαν πειραματικές εφαρμογές. Σήμερα όμως λαμβάνονται υπόψη στους επίσημους σχεδιασμούς των ανεπτυγμένων κρατών για την ενέργεια και, αν και αποτελούν πολύ μικρό ποσοστό της ενεργειακής παραγωγής, ετοιμάζονται βήματα για παραπέρα αξιοποίησή τους. Το κόστος δε των εφαρμογών ήπιων μορφών ενέργειας πέφτει συνέχεια τα τελευταία είκοσι χρόνια και ειδικά η αιολική και υδροηλεκτρική ενέργεια, αλλά και η βιομάζα, μπορούν πλέον να ανταγωνίζονται στα ίσα παραδοσιακές πηγές ενέργειας όπως ο άνθρακας και η πυρηνική ενέργεια. Ενδεικτικά, στις Η.Π.Α. ένα 6% της ενέργειας προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές, ενώ στην Ευρωπαϊκή Ένωση το 2010 το 25% της ενέργειας θα προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές (κυρίως υδροηλεκτρικά και βιομάζα). 1β: Οι κυριότερες εφαρμογές των ήπιων Μορφών Ενέργειας Υδατοπτώσεις. Είναι τα γνωστά υδροηλεκτρικά έργα, που στο πεδίο των ήπιων μορφών ενέργειας εξειδικεύονται περισσότερο στα μικρά υδροηλεκτρικά. Είναι η πιο διαδεδομένη μορφή ανανεώσιμης ενέργειας. Ενέργεια από παλίρροιες. Εκμεταλλεύεται τη βαρύτητα του Ήλιου και της Σελήνης, που προκαλεί ανύψωση της στάθμης του νερού. Το νερό αποθηκεύεται καθώς ανεβαίνει και για να ξανακατέβει αναγκάζεται να περάσει μέσα από μια τουρμπίνα, παράγοντας ηλεκτρισμό. Έχει εφαρμοστεί στην Αγγλία, τη Γαλλία, τη Ρωσία και αλλού. Ενέργεια από κύματα. Εκμεταλλεύεται την κινητική ενέργεια των κυμάτων της θάλασσας. Ενέργεια από τους ωκεανούς. Εκμεταλλεύεται τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στα στρώματα του ωκεανού, κάνοντας χρήση θερμικών κύκλων. Βρίσκεται στο στάδιο της έρευνας. Αιολική ενέργεια. Χρησιμοποιήθηκε παλιότερα για την άντληση νερού από πηγάδια καθώς και για μηχανικές εφαρμογές (π.χ. την άλεση στους ανεμόμυλους). Έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται ευρέως για ηλεκτροπαραγωγή. 3
Ηλιακή ενέργεια. Χρησιμοποιείται περισσότερο για θερμικές εφαρμογές (ηλιακοί θερμοσίφωνες και φούρνοι) ενώ η χρήση της για την παραγωγή ηλεκτρισμού έχει αρχίσει να κερδίζει έδαφος, με την βοήθεια της πολιτικής προώθησης των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας από το ελληνικό κράτος και την Ευρωπαϊκή Ένωση. Γεωθερμική ενέργεια. Προέρχεται από τη θερμότητα που παράγεται απ' τη ραδιενεργό αποσύνθεση των πετρωμάτων της γης. Είναι εκμεταλλεύσιμη εκεί όπου η θερμότητα αυτή ανεβαίνει με φυσικό τρόπο στην επιφάνεια, π.χ. στους θερμοπίδακες ή στις πηγές ζεστού νερού. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε απευθείας για θερμικές εφαρμογές είτε για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Η Ισλανδία καλύπτει το 80-90% των ενεργειακών της αναγκών, όσον αφορά τη θέρμανση, και το 2 Βιομάζα. Χρησιμοποιεί τους υδατάνθρακες των φυτών (κυρίως αποβλήτων της βιομηχανίας ξύλου, τροφίμων και ζωοτροφών και της βιομηχανίας ζάχαρης) με σκοπό την αποδέσμευση της ενέργειας που δεσμεύτηκε απ' το φυτό με τη φωτοσύνθεση. Ακόμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν αστικά απόβλητα και απορρίμματα. Μπορεί να δώσει βιοαιθανόλη και βιοαέριο, που είναι καύσιμα πιο φιλικά προς το περιβάλλον από τα παραδοσιακά. Είναι μια πηγή ενέργειας με πολλές δυνατότητες και εφαρμογές που θα χρησιμοποιηθεί πλατιά στο μέλλον.0%, όσον αφορά τον ηλεκτρισμό, με γεωθερμική ενέργεια. 4
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο: ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ 2 α. Η ανακάλυψη του φωτοβολταϊκού φαινομένου Η πρώτη γνωριμία του ανθρώπου με το φωτοβολταϊκό φαινόμενο έγινε το 1839 όταν ο Γάλλος φυσικός Edmond Becquerel (1820-1891) ανακάλυψε το φωτοβολταϊκό φαινόμενο κατά την διάρκεια πειραμάτων του με μια ηλεκτρολυτική επαφή φτιαγμένη από δύο μεταλλικά ηλεκτρόδια. Ο Alexandre Edmond Becquerel ανακάλυψε ότι μπορεί να παραχθεί ηλεκτρικό φορτίο όταν συγκεκριμένες δομές εκτίθενται στο φως (βούτηξε ράβδους πλατίνας σε υγρούς ηλεκτρολύτες). Alexandre Edmond Becquerel Το επόμενο σημαντικό βήμα έγινε το 1876 όταν οι Adams (1836-1915) και ο φοιτητής του Day παρατήρησαν ότι μια ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος παραγόταν από το σελήνιο (Se) όταν αυτό ήταν εκτεθειμένο στο φως. Οι Adams και Day το 1876, χρησιμοποιώντας έναν κρύσταλλο σελήνιου προχώρησαν σε επίδειξη αυτού του φαινομένου. Η αποδοτικότητα σε αυτή την περίπτωση ξεπέρασε ελαφρώς το 1%. Το 1905 ο Albert Einstein διατύπωσε μια εξήγηση της PV επίδρασης (την υπόθεση φωτονίου). Το 1918 ο Πολωνός Czochralski (1885-1953) πρόσθεσε την μέθοδο παραγωγής ημιαγωγού μονοκρυσταλλικού πυριτίου (Si) με την σχετική έρευνα του και η οποία μάλιστα χρησιμοποιείται βελτιστοποιημένη ακόμα και σήμερα. 5
Το 1949 οι Αμερικάνοι Shockley, Bardeen και Brattain ανακάλυψαν την κρυσταλλολυχνία και όρισαν τη φυσική των ενώσεων π και ν σε υλικά από απόλυτα καθαρούς ημιαγωγούς. Η πρώτη φωτοβολταϊκή γεννήτρια με αποδοτικότητα περίπου 6% αναπτύχθηκε και αργότερα το 1956 φτιάχτηκε μια άλλη από σιλικόνη με αποδοτοκότητα 10%. Το πρώτο ηλιακό κελί ήταν γεγονός στα εργαστήρια της Bell το 1954 από τους Chapin, Fuller και Pearson. Η απόδοση του ήταν 6% εκμετάλλευση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας. 2β.Τα πρώτα σημαντικά φωτοβολταϊκά συστήματα Τέσσερα χρόνια μετά, το 1958 η τεχνολογία των φωτοβολταϊκών συστημάτων προσαρτάται στον χώρο των διαστημικών εφαρμογών όταν τοποθετήθηκε ένα αυτόνομο φωτοβολταϊκό σύστημα στον δορυφόρο Vanguard I. Το σύστημα αυτό λειτούργησε επιτυχώς για 8 ολόκληρα χρόνια και ήταν ένα από τα πρώτα φωτοβολταϊκά συστήματα. Από το χρονικό αυτό σημείο και μετά, τα φωτοβολταϊκά συστήματα άρχισαν να ενσωματώνονται σταδιακά σε διάφορες εφαρμογές και η τεχνολογία να βελτιώνεται συνεχώς. Η γρήγορη ανάπτυξη της εξερεύνησης του διαστήματος δημιούργησε άριστες ευκαιρίες για εφαρμογές φωτοβολταϊκών. Το 1958, 108 φωτοβολταϊκές γεννήτριες στάλθηκαν στο διάστημα δοκιμαστικά για πρώτη φορά. Αργότερα, σε σύντομο χρονικό διάστημα, ξεκίνησε η μαζική παραγωγή, μολονότι σε μικρό αριθμό. Το 1970, ξεκίνησε ετήσια παραγωγή φωτοβολταϊκών για διαστημικές εφαρμογές συνολικής επιφάνειας 500 m2. Η γήινη χρήση φωτοβολταϊκών γεννητριών άνθισε κατά τη διάρκεια της κρίσης πετρελαίου το '73/'74, και αυτό το γεγονός οδήγησε έκτοτε στην παρουσία πολυάριθμων ερευνητικών και αναπτυξιακών έργων. Ο πιο ουσιαστικός σκοπός σε αυτή την περίπτωση ήταν να μειωθεί το κόστος των ΦΒ εγκαταστάσεων. Οι φωτοβολταϊκές γεννήτριες έχουν έκτοτε γίνει ένα κοινό μέρος της καθημερινής ζωής. Το φάσμα των εφαρμογών τους διευρύνεται συνέχεια και κυμαίνεται από εφαρμογές μικρής κλίμακας, σε αριθμομηχανές τσέπης και ρολόγια, έως μεγάλα ηλετροπαραγωγικά έργα με παροχές σε κλίμακες kw και MW. Το 1962 η μεγαλύτερη ΦΒ εγκατάσταση στον κόσμο γίνεται στην Ιαπωνία από την Sharp, σε έναν φάρο. Η εγκατεστημένη ισχύς του συστήματος είναι 242Wp. 6
Το 1999 η εταιρία Spectrolab σε συνεργασία με το NREL αναπτύσσουν ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο με απόδοση 32,3%!!!. Το στοιχείο αυτό είναι συνδυασμός τριών υλικών (στρώσεων) και ειδικό για εφαρμογές σε συγκεντρωτικά συστήματα CPV. Την ίδια χρονιά το ρεκόρ στην απόδοση των Thin Films φτάνει στο 18.8%. Η παραγωγή όλων των τεχνολογιών των ΦΒ πάνελ φτάνει συνολικά τα 200 MegaWatt. 2004: Η πορεία πια είναι ασταμάτητη. Η μαζική είσοδος μεγάλων εταιρειών στον χώρο των ΦΒ φέρνει την μαζική παραγωγή και αυτή με την σειρά της την τιμή των διασυνδεδεμένων συστημάτων στα 6,5 ευρώ/wp. Γερμανία και Ιαπωνία κυριαρχούν στην κατασκευή ΦΒ πάνελ και πλέον σε όλες τις αναπτυγμένες χώρες αρχίζουν, με τον έναν (παραγωγή εξοπλισμού) ή τον άλλον τρόπο (κατασκευή ΦΒ εγκαταστάσεων), να υιοθετούν τις τεχνολογίες των φωτοβολταϊκών και να τις παγιώνουν στην συνείδηση των επενδυτών αλλά και των καταναλωτών ενέργειας. Η συνολική παραγωγή το 2004 έφτασε τα 1.200 MegaWatt ΦΒ στοιχείων ενώ ο τζίρος της ίδιας χρονιάς άγγιξε τα 6.500.000.000$. Σήμερα με οικονομίες μεγάλης κλίμακας έχουν επιτευχθεί μεγάλες αποδόσεις στα κρυσταλλικά κυρίως υλικά και αρκετές χώρες με πρωτοπόρες την Γερμανία και την Ιαπωνία έχουν ήδη επενδύσει τεράστια κονδύλια με σκοπό την ευρύτερη εκμετάλλευση της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας. Ήδη βέβαια οι χώρες αυτές έχουν αρχίσει και απολαμβάνουν τους καρπούς της εξελιγμένης τεχνογνωσίας τους. 2γ.Το μέλλον των φωτοβολταϊκών Πολλοί παρόλα αυτά κρίνουν ότι η διείσδυση των φωτοβολταίκών έγινε με πολύ αργό ρυθμό παίρνοντας μάλιστα αφορμή από τον εκρηκτικό τρόπο που εξελίχθηκε μια άλλη βιομηχανία ημιαγωγών υλικών, αυτή των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Αυτή η καθυστέρηση οφείλεται κυρίως στις τεχνικές (και οικονομικές) δυσκολίες που αντιμετωπίζουν οι κατασκευαστές στην παραγωγική διαδικασία κατά την προσπάθεια τους να δημιουργήσουν καθαρά ημιαγωγά υλικά (κρυσταλλικό πυρίτιο). Στα φωτοβολταϊκά συστήματα ο όγκος του απαιτούμενου υλικού (κρυσταλλικού πυριτίου) είναι πολύ μεγάλος και η παραγωγή του είναι ιδιαίτερα ενεργοβόρος. Επίσης απαιτούνται υπέρογκα κεφάλαια για το κόστος του εξοπλισμού αλλά και της ενέργειας που καταναλώνεται κατά την παραγωγική διαδικασία. Για τον λόγο αυτό άλλωστε η τάση που φαίνεται ότι θα καταλάβει ένα μεγάλο μερίδιο στην αγορά των φωτοβολταϊκών μετά από κάποια χρόνια (σε σχέση με αυτό που έχει σήμερα) είναι οι τεχνολογίες λεπτού υμεναίου (Alt Alt) στις οποίες επιτυγχάνεται σημαντική μείωση του απαιτούμενου όγκου πυριτίου (ή των άλλων τεχνολογιών που χρησιμοποιούνται) και συνεπώς μείωση στις τιμές των φωτοβολταικών. Σε καμία περίπτωση πάντως δεν πρόκειται να αμφισβητηθούν τα πρωτεία των τεχνολογιών κρυσταλλικού πυριτίου. Αυτό επιβεβαιώνεται και από τα εκατοντάδες εκατομμύρια ευρώ - δολάρια - γεν και Γιουνάν, που έχουν επενδυθεί παγκοσμίως για την κατασκευή εργοστάσιων παραγωγής: πολυπικράσου (polysilicon) ράβδων (μόνο και πόλυ) κρυσταλλικού πυριτίου (solar ingot) φωτοβολταϊκών στοιχείων (solar wafers) φωτοβολταϊκών κυψελλών (solar cells) και φωτοβολταϊκών πλαισίων (solar panels - modules) ή αλλιώς (πανέλων τζαμιώνκαθρεπτών κλπ). Οι προβλέψεις για το άμεσο μέλλον όσον αφορά την αγορά των φωτοβολταϊκών είναι ιδιαίτερα ευοίωνες, τόσο για την καθολική εξάπλωση της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας παγκοσμίως, όσο και για την καθοδική πορεία στις τιμές των φωτοβολταϊκών πλαισίων. 7
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο : ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΩΝ ΓΙΑ ΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ ΚΑΙ ΤΗΝ ΚΟΙΝΩΝΙΑ 3α.Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των ήπιων μορφών ενέργειας Πλεονεκτήματα : Είναι πολύ φιλικές προς το περιβάλλον, έχοντας ουσιαστικά μηδενικά κατάλοιπα και απόβλητα. Δεν πρόκειται να εξαντληθούν ποτέ, σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα. Μπορούν να βοηθήσουν την ενεργειακή αυτάρκεια μικρών και αναπτυσσόμενων χωρών, καθώς και να αποτελέσουν την εναλλακτική πρόταση σε σχέση με την οικονομία του πετρελαίου. Είναι ευέλικτες εφαρμογές που μπορούν να παράγουν ενέργεια ανάλογη με τις ανάγκες του επί τόπου πληθυσμού, καταργώντας την ανάγκη για τεράστιες μονάδες παραγωγής ενέργειας (καταρχήν για την ύπαιθρο) αλλά και για μεταφορά της ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Ο εξοπλισμός είναι απλός στην κατασκευή και τη συντήρηση και έχει μεγάλο χρόνο ζωής. Επιδοτούνται από τις περισσότερες κυβερνήσεις. Μειονεκτήματα: Έχουν αρκετά μικρό συντελεστή απόδοσης, της τάξης του 30% ή και χαμηλότερο. Συνεπώς απαιτείται αρκετά μεγάλο αρχικό κόστος εφαρμογής σε μεγάλη επιφάνεια γης. Γι' αυτό το λόγο μέχρι τώρα χρησιμοποιούνται σαν συμπληρωματικές πηγές ενέργειας. Για τον παραπάνω λόγο προς το παρόν δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κάλυψη των αναγκών μεγάλων αστικών κέντρων. Η παροχή και απόδοση της αιολικής, υδροηλεκτρικής και ηλιακής ενέργειας εξαρτάται από την εποχή του έτους αλλά και από το γεωγραφικό πλάτος και το κλίμα της περιοχής στην οποία εγκαθίστανται. Για τις αιολικές μηχανές υπάρχει η άποψη ότι δεν είναι κομψές από αισθητική άποψη κι ότι προκαλούν θόρυβο και θανάτους πουλιών. Με την εξέλιξη όμως της τεχνολογίας τους και την προσεκτικότερη επιλογή χώρων εγκατάστασης (π.χ. σε πλατφόρμες στην ανοιχτή θάλασσα) αυτά τα προβλήματα έχουν σχεδόν λυθεί. Για τα υδροηλεκτρικά έργα λέγεται ότι προκαλούν έκλυση μεθανίου από την αποσύνθεση των φυτών που βρίσκονται κάτω απ' το νερό κι έτσι συντελούν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου 3β.Εξοικονόμηση ενέργειας ενός βιοκλιματικού σπιτιού Αρχικά έχουμε μείωση καυσίμων και κόστους ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων θέρμανσης-ψύξης-αερισμού-φωτισμού Η μεγαλύτερη εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια προκύπτει από το σωστό και ορθολογικό σχεδιασμό, όσον αφορά στη χωροθέτηση και τον προσανατολισμό του κτιρίου, το μέγεθος, τον προσανατολισμό και τη θέση των ανοιγμάτων, την προστασία του κελύφους (θερμομόνωση, ανεμοπροστασία, ηλιοπροστασία), αλλά και 8
από τη σωστή λειτουργία των συστημάτων. Ιδιαίτερα σημαντική είναι η εξασφάλιση επαρκούς ηλιοπροστασίας (σκίασης) και φυσικού αερισμού το καλοκαίρι. Προτιμότερα είναι τα συστήματα που είναι απλά στην κατασκευή και στη λειτουργία τους και που συνδυάζουν θερμικά οφέλη καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Η εξοικονόμηση ενέργειας με το βιοκλιματικό σχεδιασμό ποικίλει ανάλογα με τον τύπο του κτιρίου, το κλίμα της περιοχής και από τις επί μέρους τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται. Σε κατοικίες της Ελλάδας έχει καταγραφεί εξοικονόμηση ενέργειας της τάξης του 15-40% για θέρμανση και ολική κάλυψη των αναγκών ψύξης των κτιρίων σε σχέση με συμβατικά κτίρια καλής κατασκευής της ίδιας ηλικίας. Σε σχέση με παλαιότερα κτίρια, η εξοικονόμηση ενέργειας είναι πολύ μεγαλύτερη. Η εφαρμογή του βιοκλιματικού σχεδιασμού σε νέα κτίρια δεν αυξάνει το κατασκευαστικό κόστος, εφ' όσον εφαρμόζονται απλά συστήματα και τεχνολογίες. Κατά την εφαρμογή ειδικών τεχνολογιών μια αύξηση του κατασκευαστικού κόστους ενός κτιρίου κατά 10-15% θεωρείται λογική. Για επεμβάσεις σε υφιστάμενα κτίρια υπάρχει πάντα επί πλέον κόστος, μέρος του οποίου όμως μπορεί να ενταχθεί στο συνολικό κόστος ανακαίνισης ή ανακατασκευής ενός κτιρίου. 3γ. Επιχειρήσεις που δραστηριοποιούνται στην Ελλάδα στην κατασκευή βιοκλιματικών κτιρίων Α) Build it Green : Η εταιρία Build it Green κατασκευάζει με σύγχρονα υλικά φέρνοντας στην Ελλάδα το καλύτερο σύστημα ICF Quad-lock και με γνώμονα την ενεργειακή απόδοση του κτιρίου αποδίδει κατά 70%. Τούτο σημαίνει λιγότερα έξοδα για θέρμανση και ψύξη καθόλη τη διάρκεια του χρόνου. Ένα σπίτι μπορεί να εξοικονομήσει και 3.000 ευρώ κάθε χρόνο από χρήματα που σπαταλάει σε πετρέλαιο και ΔΕΗ. Είναι η μόνη εταιρία στην Ελλάδα με πιστοποιημένες βιοκλιματικές κατασκευές και εμπειρία στη βιοκλιματική δόμηση που εξασφαλίζει την απόλυτη ενεργειακή απόδοση του κτιρίου σας. Ο συνδυασμός των τεχνολογιών της Build it Green, δημιουργεί μία πράσινη κατασκευή, φιλική για το περιβάλλον, στην οποίο εφαρμόζονται νέες τεχνολογίες και τεχνικές, εναλλακτικοί τρόποι δόμησης, εναλλακτική θέρμανση-ψύξη χαμηλής κατανάλωσης, περισσότερη θερμομόνωση και ηχομόνωση, έξυπνα σχεδιασμένοι χώροι, ποιότητα κατασκευής, αποτροπή δημιουργίας υγρασίας, συμπαγή, και αντισεισμικά κτίρια, μηδενικό κόστος συντήρησης. Β) Quick & Easy : Είναι τεχνική κατασκευαστική εταιρεία που συστάθηκε στις αρχές του 2008 με αντικείμενο την μελέτη και την κατασκευή ιδιωτικών έργων. Η σύσταση της προήλθε από την συμμετοχή άλλων μικρότερων εταιρειών καθώς και προσωπικών επιχειρήσεων, με σκοπό να τεθεί επικεφαλής του ομίλου από την αρχή της. Ιδρύθηκε με σκοπό να φέρει τη βιοκλιματική δόμηση στους πελάτες της "Γρήγορα" και "Εύκολα", κάτι που δηλώνει και το όνομα της. Γνωρίζοντας από πρώτο χέρι τις δυσκολίες της απόκτησης ενός σπιτιού για ένα ζευγάρι, μια μεγαλύτερη οικογένεια, ή τον επαγγελματία, θελήσαμε να κάνουμε την πράξη αυτή, όσο το δυνατόν πιο απλή, ευχάριστη και ξέγνοιαστη για εσάς. 9
3δ. Επαγγέλματα που σχετίζονται με την κατασκευή βιοκλιματικών σπιτιών Τι κάνει ένας αρχιτέκτονας; Ο αρχιτέκτονας, δημιουργεί χώρο. Χώρο για να ζούμε, να εργαζόμαστε, και γενικά να εξυπηρετούμε όλες τις ανάγκες που μπορούν να δημιουργηθούν στην καθημερινότητά μας. Ένας αρχιτέκτονας δηλαδή, έχει τις γνώσεις και τις ικανότητες να σχεδιάσει σπίτια, καταστήματα, γραφεία, σχολεία, νοσοκομεία, και ότι άλλο αποτελεί αυτό που ονομάζουμε «δομημένο χώρο». Ένας καλός αρχιτέκτονας, μελετά το κτίριο που πρόκειται να κατασκευαστεί, έτσι ώστε, να καλύπτονται οι ανάγκες (στεγαστικές, κοινωνικές κλπ), αυτού που θα τον χρησιμοποιήσει, και συγχρόνως, φροντίζει η αισθητική του χώρου να είναι αποδεκτή τόσο από τον ιδιοκτήτη του χώρου, όσο και από την αισθητική που υπαγορεύεται από τους κοινά αποδεκτούς κανόνες της επιστήμης του. Πολύ σημαντική παράμετρος, επίσης, είναι η φροντίδα της ένταξης του κτιρίου στο περιβάλλον, δομημένο ή αδόμητο. Τι κάνει ένας Πολιτικός Μηχανικός; Πολλοί πιστεύουν ότι ο Πολιτικός Μηχανικός χτίζει σπίτια.. ήρθε λοιπόν η ώρα να αποκαλυφθεί η αλήθεια!! Ο Πολιτικός Μηχανικός μελετά και κατασκευάζει «τεχνικά έργα» δηλαδή οτιδήποτε κατασκευάζεται πάνω στη γη. Δρόμοι, γέφυρες, λιμάνια, φράγματα, αρδευτικά και αντιπλημμυρικά έργα, στάδια, αθλητικά κέντρα, απλά και πολύπλοκα κτίρια αποτελούν αντικείμενο της δραστηριότητας του Πολιτικού Μηχανικού. Ένας Πολιτικός Μηχανικός μπορεί επίσης, εφόσον αποκτήσει συμπληρωματικά τις κατάλληλες γνώσεις και ειδικότητα, να δραστηριοποιηθεί σε πολλούς διαφορετικούς τομείς πχ εάν ακολουθήσει οικονομική κατεύθυνση μπορεί να αναλάβει τη διαχείριση και διοίκηση τεχνικών εταιρειών ή να γίνει εκτιμητής ακινήτων, εάν εξειδικευτεί σε θέματα ποιότητας, ασφάλειας & υγείας ή περιβάλλοντος μπορεί να γίνει αντίστοιχα Επιθεωρητής ή και Τεχνικός Ασφαλείας, εάν διαθέτει την απαιτούμενη εμπειρία και αποκτήσει την σχετική άδεια από Φορείς του Δημοσίου μπορεί να γίνει Ενεργειακός Επιθεωρητής. 10
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο : ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ 4α. Τα μέρη μιας βιοκλιματικής κατοικίας Πρόταση 1η Θερμομόνωση τοίχου: Με τη θερμομόνωση εξασφαλίζεται θερμότητα στους χρήστες σε όλη τη διάρκεια του έτους, καθώς δεν διαφεύγει η θερμική ενέργεια από τον χώρο. Με τη θερμομόνωση μειώνονται έως και στο μισό τα έξοδα θέρμανσης και ψύξης του χώρου, αφού το χειμώνα χάνεται λιγότερη θερμότητα και το καλοκαίρι εισέρχεται επίσης λιγότερη θερμότητα στον χώρο. Πρόταση 2η Θερμομόνωση στο δάπεδο και στην οροφή: Μπορούμε να θερμομονώσουμε όχι μόνο τους τοίχους αλλά και τα δάπεδα και την στέγη- οροφή. Στα δάπεδα, η θερμομόνωση τοποθετείται πάνω από την πλάκα (κυρίως σε εξοχικές κατοικίες) που θέλουμε άμεση θέρμανση, είτε κάτω από την πλάκα για καλύτερη απόδοση, ακόμα και μετά από την διακοπή των συστημάτων θέρμανσης κλιματισμού. Πρόταση 3η Διπλά τζάμια: Τα παράθυρα των κτιρίων συντελούν σε ένα μεγάλο ποσοστό στην ενεργειακή κατανάλωση για θέρμανση και ψύξη των χώρων γιατί από αυτά μεταφέρεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας (χάνεται ή εισέρχεται μέσα στο κτίριο). Πρόταση 4η Πράσινος τοίχος: Πράσινος τοίχος ή φυτικός τοίχος ή κάθετος κήπος είναι μερικές από τις ονομασίες που υπάρχουν για να περιγράψουν ζωντανούς φυτικούς κήπους στους οποίους τα φυτά αναπτύσσονται στον τοίχο. Πρόταση 5η Πράσινη στέγη: Πράσινη στέγη είναι η στέγη η οποία καλύπτεται από βλάστηση που αναπτύσσεται σε ελεγχόμενες συνθήκες με οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη. Συμπεριφέρεται σαν οποιαδήποτε άλλη βλάστηση στο έδαφος. Πρόταση 6η Τοίχος trombe Τοίχος μάζας: Οι τοίχοι θερμικής αποθήκευσης, αποτελούνται από τοίχο κατασκευασμένο από υλικά υψηλής θερμοχωρητικότητας όπως σκυρόδεμα, πέτρα, συμπαγή τούβλα, τσιμέντο ή δοχεία που περιέχουν νερό ή άλλο υλικό. Η εξωτερική τους επιφάνεια είναι σκούρου χρώματος, για αύξηση της απορρόφησης της ηλιακής ακτινοβολίας. Πρόταση 7η Παθητικά ηλιακά συστήματα θέρμανσης: Τα παθητικά ηλιακά συστήματα είναι απλές κατασκευές, που προσαρτώνται στο κέλυφος του σπιτιού και επιτρέπουν σημαντική μείωση του ενεργειακού κόστους για την θέρμανση των κτιρίων και βελτιώνουν την θερμική άνεση των ενοίκων τους. 11
Πρόταση 8η Παθητικά συστήματα και τεχνικές φυσικού δροσισμού: Ο φυσικός δροσισμός, αποτελεί την εναλλακτική πρακτική για την εξασφάλιση συνθηκών θερμικής άνεσης στα κτίρια το καλοκαίρι, καθώς την εντατικοποίηση της εγκατάστασης και χρήσης κλιματιστικών συσκευών, που επιφέρει σημαντικά ενεργειακά, περιβαλλοντικά και οικονομικά προβλήματα, αφού καταναλώνουν πολύ μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας. Πρόταση 9η Παθητικά συστήματα και τεχνικές φυσικού φωτισμού: Ο τεχνητός φωτισμός αποτελεί σημαντική πηγή κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας σε ορισμένα κτίρια. Ανάλογα με τον τύπο των λαμπτήρων, ένα μικρό ή μεγάλο ποσοστό του φορτίου φωτισμού, μετατρέπεται σε θερμότητα που επηρεάζει το θερμικό και το ψυκτικό φορτίο του κτιρίου. Πρόταση 10η Θερμοκήπιο ή ηλιακός χώρος: Ο ηλιακός χώρος ή θερμοκήπιο είναι ο συνδυασμός παθητικού συστήματος άμεσου κέρδους και τοίχου θερμικής αποθήκευσης. Το κτίριο, δηλαδή, αποτελείται από δύο θερμικές ζώνες: τον ηλιακό χώρο, που προσαρτάται στο κτήριο, όπου γίνεται συλλογή της ηλιακής ακτινοβολίας, και τον έμμεσα θερμαινόμενο από τον ηλιακό χώρο, κατοικήσιμο χώρο. Πρόταση 11η Αειθαλή-Φυλλοβόλα δέντρα: Ιδιαίτερα αποτελεσματική μέθοδος ηλιοπροστασίας του κτιρίου και των ανοιγμάτων του είναι και η χρήση βλάστησης είτε με κατάλληλα φυτεμένα φυλλοβόλα ή αειθαλή δέντρα, είτε με άλλα φυτά σε κατάλληλες θέσεις. Πρόταση 12η Σκίαστρα: Εκτός από την πρακτική τους αξία, τα σκίαστρα συμβάλλουν σημαντικά στην αισθητική του κτιρίου και, κυρίως, κατατάσσονται στους πλέον αποτελεσματικούς μηχανισμούς μείωσης της. Πρόταση 13η Φεγγίτες-Φωταγωγοί: Οι φεγγίτες στέγης οροφής χρησιμοποιούνται όπως και τα παράθυρα στέγης οροφής για τον αερισμό και τον ηλιασμό των χώρων διαβίωσης. Πρόταση 14η Θερμοσιφωνικό πάνελ Ηλιακό αίθριο: Αποτελεί σύστημα παρόμοιας κατασκευής και λειτουργίας με τον τοίχο Trombe - Michel, χωρίς την ύπαρξη και λειτουργία της θερμικής μάζας. Συνοψίζοντας όλα τα πιο πάνω, πρέπει να αναφέρουμε ότι ένα σπίτι μπορεί να ονομάζεται βιοκλιματικό αν έχει μέρος όλων των πιο πάνω προτάσεων. Βασική προϋπόθεση για όλα τα πιο πάνω, είναι ο προσανατολισμός του σπιτιού να είναι νότιος έτσι ώστε να μπορεί ο Ήλιος να κάνει την δουλεία του στις περισσότερες από τις πιο πάνω προτάσεις. Κάτι που έχουμε παρατηρήσει και θέλουμε να το διερευνήσουμε στη συνέχεια με την έρευνα που θα κάνουμε στα σπίτια, είναι ότι τα σπίτια στη Κύπρο κτίζονται με βάση τους δρόμους και όχι με βάση τον προσανατολισμό. Αυτό, αν συμβαίνει, είναι πολύ κακό σε σχέση με την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων. Αν ένα σπίτι δεν έχει τον σωστό προσανατολισμό τότε δεν μπορεί να εκμεταλλευτεί τον ήλιο και την ηλιακή ενέργεια. 12
4β. Χαρακτηριστικά βιοκλιματικού σπιτιού Ένα κτίριο για να είναι βιοκλιματικό αρκεί να σχεδιαστεί σωστά, δίνοντας έμφαση στον κατάλληλο προσανατολισμό, τη διαρρύθμιση των εσωτερικών χώρων, τη πρόβλεψη για επαρκή σκιασμό και αερισμό για το καλοκαίρι. Ο αρχιτέκτων-μελετητής, με σχετική ενημέρωση στο θέμα θα μπορέσει να σχεδιάσει ένα κτίριο χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης. Η προσθήκη παθητικών ηλιακών συστημάτων έμμεσου κέρδους (ηλιακοί τοίχοι, θερμοκήπια) μπορεί να επιφέρει επί πλέον ενεργειακά οφέλη, είναι όμως σημαντικό τα συστήματα αυτά να είναι απλά στη χρήση τους. Για όλα τα παθητικά ηλιακά συστήματα και της τεχνικές κελύφους για εξοικονόμηση ενέργειας υπάρχει ως ένα βαθμό η αναγκαιότητα της συμβολής του χρήστη του κτιρίου. Ο παράγοντας αυτός πρέπει να αποτελεί για τους μελετητές βασικό κριτήριο κατά την επιλογή των συστημάτων και τεχνικών, καθώς σε πολλές περιπτώσεις η περιπλοκότητα των συστημάτων μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένη συμβολή του χρήστη από την απαιτούμενη κατά τη λειτουργία και χρήση του κτιρίου. Ιδιαίτερη σημασία έχει κατά την κατασκευή να τηρηθεί η μελέτη κατά γράμμα, γιατί «μικροτροποποιήσεις» μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τη θερμική λειτουργία του κτιρίου. Στις περισσότερες των περιπτώσεων βιοκλιματικών κτιρίων στην Ελλάδα, η απόκλιση της τελικής κατασκευής από την αρχική μελέτη του κτιρίου (κατασκευαστικά λάθη και παραλείψεις) αποτελεί τον βασικό παράγοντα στον οποίο οφείλεται η μειωμένη απόδοση των παθητικών συστημάτων. Για παράδειγμα, ένα παράθυρο αν σχεδιαστεί ανοιγόμενο, αλλά κατασκευαστεί σταθερό, η αν ένα σκίαστρο δεν τοποθετηθεί, μπορεί να δημιουργηθεί σημαντική υπερθέρμανση στο κτίριο, ή αν αντί για έναν ηλιακό τοίχο προβλεπόμενο στη μελέτη κατασκευαστεί ένας απλός τοίχος, δεν θα υπάρχουν τα προβλεπόμενα ηλιακά κέρδη και τα συνεπαγόμενα ενεργειακά οφέλη. Ιδιαίτερη όμως σημασία έχει η χρήση του κτιρίου, η οποία μπορεί να ανατρέψει πλήρως την ενεργειακή συμπεριφορά ενός κτιρίου. Αν για παράδειγμα, ένα νότιο παράθυρο καλυφθεί από κουρτίνα, δεν θα αποδώσει ως ηλιακό σύστημα. Αν δεν ανοίγουμε παράθυρα ή φεγγίτες το καλοκαίρι για νυχτερινό αερισμό και, αντίθετα αερίζουμε κατά τη διάρκεια των ζεστών ημερών και δεν φροντίζουμε να σκιάζουμε τα παράθυρα, θα έχουμε συσσώρευση θερμότητας και υπερθέρμανση στο κτίριο. Αν, αντίθετα, αερίζουμε υπερβολικά ή αφήνουμε τον αέρα του κτιρίου να διαφεύγει από τις χαραμάδες, το κτίριό μας δεν θα θερμαίνεται επαρκώς το χειμώνα. Αν, τέλος, χρησιμοποιούμε αλόγιστα τις ηλεκτρικές συσκευές ή αντί για τη χρήση ανεμιστήρων οροφής καταφεύγουμε άμεσα στα κλιματιστικά, θα υπερκαταναλώνουμε ενέργεια για την ψύξη του κτιρίου, με όλες τις οικονομικές και περιβαλλοντικές συνέπειες. Σε κτίρια του τριτογενή τομέα (γραφεία, εμπορικά, ξενοδοχεία, κ.λ.π.), συχνά η αποδοτική λειτουργία των παθητικών συστημάτων απαιτεί εγκατάσταση συστημάτων ελέγχου και αυτοματισμού, καθώς είναι δυσχερής η συμβολή του χρήστη στη λειτουργία των συστημάτων. Μια τελευταία παράμετρος για εξασφάλιση της βέλτιστης απόδοσης των βιοκλιματικών κτιρίων με παθητικά συστήματα και άλλες τεχνικές και την μείωση των προβλημάτων που συνήθως δημιουργούνται με το χρόνο και τη χρήση των συστημάτων αποτελεί η συντήρηση του κτιρίου και των συστημάτων του. 13
4γ. Πως λειτουργούν τα φωτοβολταϊκά πάνελ Ένα φωτοβολταϊκό πάνελ, με το που λαμβάνει ηλιακό φως, παράγει ρεύμα όπως όλοι γνωρίζουμε. Η λογική για να μπορέσουμε να εκμεταλλευτούμε όλο αυτό το ρεύμα που παράγεται, ενώ "βαράει" ο ήλιος το φωτοβολταϊκό μας πάνελ, είναι η εξής: 1) είτε με το ρεύμα που παράγεται, φορτίζουμε μία μπαταρία επαναφορτιζόμενη (πχ για να έχουμε ρεύμα το βράδυ που δεν υπάρχει ήλιος για να παράγει ρεύμα, και να ανάψουμε κάποια/ες λάμπα/ες) 2) είτε για να τροφοδοτήσουμε κάποια μονάδα της ΔΕΗ με ρεύμα (να συνεισφέρουμε έναντι κάποιου αντιτίμου) που, αφού το έχει αγοράσει από εμάς, θα τροφοδοτήσει κάποιον τρίτο. Ας δούμε όμως τι συμβαίνει και παράγεται ρεύμα, απλά και κατανοητά. Ένα φωτοβολταϊκό πάνελ, ας το πούμε, είναι ένα "σάντουιτς" από δύο διαφορετικές στρώσεις πυριτίου. Το πυρίτιο, δεν είναι ούτε θετικός, ούτε αρνητικός αγωγός ρεύματος, αλλά ουδέτερος (δηλαδή το ρεύμα δεν περνάει ούτε με ευκολία, ούτε με δυσκολία). Επίσης είναι επεξεργασμένο με τέτοιο τρόπο, ώστε να αφήνει ρεύμα να περνάει μόνο κάτω υπό ορισμένες συνθήκες. Στην πρώτη στρώση, μετά από περαιτέρω επεξεργασία, υπάρχουν πολλά θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Ενώ στη δεύτερη στρώση, υπάρχουν πολύ λίγα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Όταν λοιπόν βάλουμε, την πρώτη στρώση πάνω στη δεύτερη(και τις φέρουμε σε επαφή),δημιουργείται ένα "ηλεκτρικό φράγμα" αναμεταξύ τους. Τι σημαίνει αυτό; Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να περάσουν από την πρώτη στρώση στη δεύτερη, και αντιστρόφως. Αν όμως φως του ηλίου προσπέσει πάνω στο "σάντουίτς" μας, συμβαίνει κάτι αξιοσημείωτο! Τα φωτόνια του ηλιακού φωτός, εισβάλλουν στην πρώτη στρώση. Αυτά, μεταφέρουν την ενέργειά τους στα πολλά θετικά φορτισμένα ηλεκτρόνια της στρώσης αυτής! Αφού λοιπόν πήραν την ενέργεια τα ηλεκτρόνια αυτά, τότε ξεπετάγονται στη δεύτερη στρώση. Εκεί αντιδρούν με τα λίγα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια και κατά την αντίδραση αυτή, παράγεται ρεύμα! Παράλληλα με αυτή την αντίδραση, τα θετικά ηλεκτρόνια απωθούνται ξανά στην πρώτη στρώση. Έτσι κλείνει ο κύκλος! Αυτό συμβαίνει σε κλάσματα δευτερολέπτου, και όσο συνεχίζει να πέφτει το φως, τόσο ξανασυμβαίνει το ίδιο πράγμα. Επίσης, αν είναι πιο δυνατό είναι το ηλιακό φως, συμβαίνει το εξής: τα φωτόνια δίνουν ενέργεια σε περισσότερα θετικά ηλεκτρόνια της πρώτης στρώσης οπότε παράγεται περισσότερο ηλεκτρικό ρεύμα, αφού περισσότερα ηλεκτρόνια κατεβαίνουν στη δεύτερη στρώση! 14
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο : ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΤΟΥ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥ ΣΠΙΤΙΟΥ Πρόσοψη Κάτοψη 15
Αριστερή Πλάγια Όψη Δεξιά Πλάγια Όψη 16
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ Φάση 1 η Σχεδιασμός βάσης τοποθέτησης Σχεδιασμός διαστάσεων κτηρίου στη βάση τοποθέτησης Κατασκευή κεντρικής βάσης Κατασκευή βάσης / θεμελίων όπου επάνω σ αυτή θα κατασκευαστεί όλο το σπίτι 17
Ολοκλήρωση βάσης κατοικίας Φάση 3 η Σχεδιασμός και κατασκευή τοιχοποιίας Σχεδιασμός, κόψιμο σχεδίου και κατασκευή Δεξιάς, Αριστερής και Πίσω τοιχοποιίας 18