ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΠΟΛΕΟΔΟΜΙΑΣ ΧΩΡΟΤΑΞΙΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ Σεμινάριο: «ΕΥΦΥΕΙΣ ΠΟΛΕΙΣ : ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑΣ» Αναστασία Μαρτζοπούλου Μεταπτυχιακό Σεμινάριο Διδακτορικών Σπουδών 11 Ιανουαρίου 2008
ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Περιβάλλον και Διαχείριση Ενέργειας Παραγωγή και Κατανάλωση Ενέργειας Εκπομπές ρύπων Κλιματική Αλλαγή Με τις διαστάσεις που έχει πάρει στις μέρες μας το θέμα της κλιματικής αλλαγής και της αύξησης των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου (διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ), μεθάνιο (CH 4 ), υποξείδιο του αζώτου (N 2 O), υδροφθοροάνθρακες (HFCs), υπερφθοροάνθρακες (PFCs), εξαφθοριούχο θείο (SF6)) γίνονται διάφορες προσπάθειες από πόλεις και πολιτείες ακόμη και των ΗΠΑ (το παράδειγμα της Καλιφόρνια), οι οποίες δεν υπέγραψαν το πρωτόκολλο του Κιότο, ώστε να βρεθούν έξυπνες λύσεις για την εξοικονόμηση ενέργειας, την παραγωγή «καθαρής» ενέργειας με σωστά και ευφυή συστήματα διαχείρισης. Η Ευρωπαϊκή Ένωση συμμετέχει εδώ και αρκετά χρόνια, τόσο σε ευρωπαϊκό όσο και σε διεθνές επίπεδο, στη μάχη κατά της αλλαγής του κλίματος, η οποία αποτελεί πλέον μείζονα προτεραιότητα του στρατηγικού της προγραμματισμού και, κατά συνέπεια, της κλιματικής της πολιτικής. 2
ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Περιβάλλον και Διαχείριση Ενέργειας Στο πλαίσιο αυτό, η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει εντάξει τον έλεγχο των αερίων του θερμοκηπίου σε όλους τους τομείς δράσης της επιδιώκοντας τους εξής στόχους: βελτίωση της αποδοτικότητας της κατανάλωσης ενέργειας, μείωση των παραγόμενων ρύπων, ανάπτυξη φιλικότερων προς το περιβάλλον και πιο ισορροπημένων συστημάτων μεταφορών, ενίσχυση της υπευθυνότητας των επιχειρήσεων κατά τρόπο ώστε να μη θίγεται η ανταγωνιστικότητά τους, υπαγωγή του χωροταξικού σχεδιασμού και της γεωργίας στις επιταγές της προστασίας του περιβάλλοντος και δημιουργία ενός πλαισίου ευνοϊκού για την έρευνα και την καινοτομία. 3
1. Energy Policy Smart Energy Cities ΕΕ: Ενεργειακή πολιτική Αλλαγή των χρησιμοποιούμενων καυσίμων Μέριμνα για το περιβάλλον Εξοικονόμηση ενέργειας μέσω της αποδοτικότερης χρήσης: Ενεργειακή απόδοση κατά την τελική χρήση και τις ενεργειακές υπηρεσίες Συμπαραγωγή ενέργειας Ενεργειακή απόδοση των κτιρίων Ενεργειακή αποδοτικότητα των προϊόντων Ευφυέστερη χρησιμοποίηση της ενέργειας: (Το πρόγραμμα πλαίσιο της ΕΕ για την έρευνα και την τεχνολογική ανάπτυξη χρηματοδοτεί μεγάλο τμήμα της έρευνας στον τομέα της ενέργειας. Επιπροσθέτως, στο πλαίσιο του προγράμματος ΕΕ «Ευφυής ενέργεια για την Ευρώπη» θα διατεθούν 730 εκατομμύρια ευρώ μεταξύ 2007 και 2013 ) Η ενιαία αγορά ενέργειας: Ανοιχτές αγορές στον ανταγωνισμό, κατάργηση εθνικών συνόρων στις αγορές της ενέργειας 4
1. Energy Policy Smart Energy Cities Toward Smart Energy Cities California Smart City Policy Options Build Renewable Power Facilities Become A Green Power Aggregator Purchase Fuel Efficient City Fleet Adopt a RECO or CECO Adopt Green Building Codes for Residential and Commercial Buildings Upgrade Streetlamps Retrofit City Buildings Implement Green Building Codes for New City Buildings Upgrade Traffic Signals Purchase Efficient Appliances Develop an Energy Budget Create an Energy Department Set Transportation and Land Use Strategies 5
1. Energy Policy Smart Energy Cities Toward Smart Energy Cities California 1. Οικοδόμηση διευκολύνσεων για την αξιοποίηση ανανεώσιμης ενέργειας στους δήμους: Υιοθέτηση μέτρων με χρήση ομολόγων για την κατασκευή ανανεώσιμων ενεργειακών εγκαταστάσεων. Ο δήμος μπορεί να χρηματοδοτήσει και να υπογράψει συμβόλαια με εταιρίες ενέργειας για το σχεδιασμό την εγκατάσταση λειτουργία και συντήρηση ενεργειακών πηγών ενέργειας όπως φ/β, ανεμογεννήτριες, γεωθερμικές εγκαταστάσεις και εγκαταστάσεις αερίων από χώρους υγειονομικής ταφής (ΧΥΤΑ). Το κόστος μπορεί να χρηματοδοτηθεί με ομόλογα και η αποπληρωμή να γίνει μέσω λογαριασμών κυβερνητικών εταιριών όπως ρεύματος, ύδρευσης κλπ ή ακόμα και με δημοτικά προγράμματα leasing. 6
1. Energy Policy Smart Energy Cities Toward Smart Energy Cities California 2. Ο δήμος αναλαμβάνει για λογαριασμό της κοινότητας τη διαχείριση επιλογών πράσινης ενέργειας για υπηρεσίες ηλεκτροδότησης. Ο δήμος συγκεντρώνει τους καταναλωτές (βιομηχανικούς, δημοτικούς, εμπορικούς ) και τους προμηθεύει ενέργεια που παράγεται από ΑΠΕ. Κατά αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνει χαμηλότερη τιμή ανά μονάδα ενέργειας και επιπλέον αυξάνει τη διαπραγματευτική του ισχύ με τα κρατικά εργοστάσια παραγωγής ενέργειας ενώ τέλος δίνει περισσότερες πιθανότητες εξασφάλισης ενέργειας ακόμα και σε περιπτώσεις blackout του κρατικού δικτύου μεταφοράς ενέργειας 7
1. Energy Policy Smart Energy Cities Toward Smart Energy Cities California 3. Αγορά Στόλου οχημάτων υψηλής αποδοτικότητας καυσίμου και λιγότερο ρυπογόνων για τις ανάγκες του δήμου. Τέτοια οχήματα μπορεί να είναι οχήματα εναλλακτικών καυσίμων, ηλεκτρικά ή υβριδικά οχήματα που κινούνται με κυψέλες καυσίμου. 4. Υιοθέτηση οδηγίας για εξοικονόμηση αστικής ενέργειας και οδηγίας για εξοικονόμηση εμπορικής ενέργειας. Σύμφωνα με αυτές τις οδηγίες ανακαινιζόμενα κτίρια ή κτίρια που είναι για μεταπώληση είναι υποχρεωμένα να εγκαταστήσουν συστήματα εξοικονόμησης ενέργειας όπως μείωσης κόστους φωτισμού, αύξησης της μόνωσης και περισσότερο αποδοτικά συστήματα υδροδότησης. 8
EU Directive 2002/91/EC on energy performance of buildings EEBD : http://www.eebd.org/ 9
1. Energy Policy Smart Energy Cities Toward Smart Energy Cities California 5. Υιοθέτηση Κωδίκων Πράσινου Κτιρίου για αστικά και εμπορικά κτίρια. Χρήση υλικών που εξασφαλίζουν εξοικονόμηση ενέργειας για φωτισμό, θέρμανση και δροσισμό καθώς και χρήση ανακυκλώσιμων δομικών υλικών. 6. Αναβάθμιση του δημοτικού φωτισμού. Δηλαδή αντικατάσταση των ενεργοβόρων λαμπτήρων πυρακτώσεως με περισσότερο αποδοτικούς λαμπτήρες νατρίου 10
1. Energy Policy Smart Energy Cities Toward Smart Energy Cities California 7. Αναβάθμιση των δημοτικών κτιρίων (σχολεία, δημαρχεία, αστυνομικά τμήματα κλπ ). Εγκατάσταση περισσότερο αποδοτικών συστημάτων εξοικονόμησης ενέργειας όπως χρήση φωτισμού με αποδοτικούς λαμπτήρες και αισθητήρες λειτουργίας καθώς επίσης και περισσότερο αποδοτικών συστημάτων θέρμανσης, δροσισμού και αερισμού. 8. Εφαρμογή Κωδίκων Πράσινου Κτιρίου σε νεοκατασκευαζόμενα κτίρια. 9. Αναβάθμιση των φωτεινών σηματοδοτών κυκλοφορίας χρησιμοποιώντας τεχνολογία LED (Light emitting Diode). 10.Υιοθέτηση αγοράς ηλεκτρικών συσκευών υψηλής αποδοτικότητας 11
1. Energy Policy Smart Energy Cities Toward Smart Energy Cities California 11. Δημιουργία προϋπολογισμού ενέργειας. Εκτίμηση του κόστους κατανάλωσης ενέργειας ανά έτος στην πόλη. 12. Δημιουργία Δημοτικής Διεύθυνσης Ενέργειας. Η υπηρεσία αυτή είναι υπεύθυνη για το σχεδιασμό πολιτικών ενέργειας, την αποδοτικότερη χρήση καθαρής ενέργειας καθώς και προγραμμάτων εξοικονόμησης ενέργειας. 13. Εφαρμογή Στρατηγικών για τις Μεταφορές και τη Χρήση Γης. Στόχος του μέτρου είναι η μείωση της χρήσης των αυτοκινήτων όπως βελτίωση των μέσων μαζικής μεταφοράς, την εφαρμογή περιβαλλοντικών ζωνών και ζωνών για ποδηλάτες και πεζούς. 12
1. Energy Policy Smart Energy Cities Toward Smart Energy Cities California San Francisco, CA, will become the worldwide urban leader in solar power within the next decade. Voters approved two revenue bond measures to finance 50 Megawatts of solar panels to be installed by a private contractor on residences, businesses, and government facilities. Altogether, these bonds will finance enough clean energy production to power 10% of the entire city s combined base energy use or 5% of peak energy use. These bonds are structured as revenue bonds. Most cities in California already hold revenue bond authority and do not require placing a measure on the ballot for voter approval. 13
1. Energy Policy Smart Energy Cities Toward Smart Energy Cities California San Jose, CA, implemented a plan to reduce energy expenditures by investing in efficiency upgrades for heating, ventilation, and air conditioning in city buildings and by upgrading streetlights. These measures resulted in a savings of $12.6 million over three years. Berkeley, CA, recently enacted a plan to retrofit their city's facilities, with tremendous taxpayer and energy savings. Berkeley's retrofits have resulted in annual savings of 2.1 million kwh of electricity, and 37,520 therms of heat (primarily natural gas), worth an annual savings of over $370,000. These measures have so far prevented 1,200 tons of CO2 from being released into the atmosphere. 14
1. Energy Policy Smart Energy Cities Barcelona 15
1. Energy Policy Smart Energy Cities Barcelona http://www.22barcelona.com 16
Smart Energy Cities Barcelona http://www.22barcelona.com 17
Smart Energy Cities Barcelona http://www.22barcelona.com 18
Smart Energy Cities Barcelona http://www.22barcelona.com 19
Προβολή video http://www.22barcelona.com/content/view/194/609/
Smart Energy Cities Helsinki 21
Smart Energy Cities Helsinki 22
2. Τεχνικές εξοικονόμησης ενέργειας σε πόλεις & τεχνολογικές συνοικίες Βιοκλιματικά παθητικά συστήματα Συστήματα χρήσης ΑΠΕ και εναλλακτικών πηγών ενέργειας Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού Θερμότητας Τηλεθέρμανση Τηλεδροσισμός Ευφυή συστήματα ενέργειας Συστήματα διαχείρισης ενέργειας 23
2.1. Βιοκλιματικά Παθητικά συστήματα Ορισμός «Βιοκλιματικός Σχεδιασμός: Είναι ο αρχιτεκτονικός και πολεοδομικός σχεδιασμός κτιρίων και οικιστικών συνόλων αντίστοιχα που επιδιώκει την προσαρμογή του κτιρίου και του οικιστικού συνόλου στο τοπικό κλίμα και το φυσικό περιβάλλον και στοχεύει στην αξιοποίηση θετικών περιβαλλοντικών παραμέτρων ώστε να ελαχιστοποιεί τις ενεργειακές τους ανάγκες όλο το χρόνο και να επιτυγχάνει περιορισμό στην κατανάλωση συμβατικής ενέργειας.» Παθητικά Συστήματα Χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες: Παθητικά ηλιακά συστήματα θέρμανσης Παθητικά συστήματα και τεχνικές φυσικού δροσισμού Συστήματα και τεχνικές φυσικού φωτισμού 24
2.1. Βιοκλιματικά Παθητικά συστήματα Οι παράγοντες που λαμβάνονται υπόψη για το βιοκλιματικό σχεδιασμό είναι: 1) Το κλίμα και η γεωγραφική περιοχή Μέση και οι απόλυτες μέγιστες και ελάχιστες θερμοκρασίες ενός τόπου, Η σχετική υγρασία Η βροχόπτωση Οι ημέρες βροχής, ομίχλης, χιονιού, με καταιγίδα, με χαλάζι και παγετό. Η ταχύτητα και κατεύθυνση ανέμου Η ηλιοφάνεια και μέση συννεφιά Οι βαθμοημέρες θέρμανσης και δροσισμού Θερμοκρασία εδάφους Ηλιακή ακτινοβολία 2) Προσανατολισμός και θέση κτιρίου 3) Πυκνότητα δόμησης 4) Πυκνότητα βλάστησης 5) Υλικά κατασκευής κτιρίου (πχ θερμομονωτικά υλικά, διαφανή υλικά, χρώμα και ανοίγματα) Τεχνικές ρύθμισης εσωτερικού περιβάλλοντος κτιρίων σύμφωνα με το βιοκλιματικό σχεδιασμό παθητικά συστήματα Βιοθέρμανση (τοίχοι μάζας, τοίχοι Trombe, ηλιακοί χώροι, ηλιακοί συλλέκτες αέρα) Βιοδροσιμός (φυτοκάλυψη, τεχνητή σκίαση, πράσινη στέγη, δροσισμός από το έδαφος και δροσισμός με εξάτμιση) Βιοφωτισμός (κάτοπτρα και ανοίγματα) Χρήση οικολογικών δομικών υλικών (πχ στη θερμομόνωση, στους χρωματισμούς κλπ) 25
2.2. Χρήση ΑΠΕ και εναλλακτικών πόρων ενέργειας Ηλιακή Ενέργεια ΑΠΕ Αιολική Ενέργεια Γεωθερμική Ενέργεια Ενέργεια από Βιομάζα Φυσικό Αέριο 26
2.2.1. Ηλιακή Ενέργεια (Υβριδικά και Ενεργητικά συστήματα) Ηλιακά συστήματα εξοικονόμησης ενέργειας Συστήματα παραγωγής ζεστού νερού (πχ επίπεδοι ηλιακοί συλλέκτεςθερμοσίφωνες, παραβολικοί συλλέκτες) Συστήματα θέρμανσης χώρων (πχ εναλλάκτες θερμότητας νερού αέρα, αντλίες θερμότητας) Συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Φωτοβολταϊκά Απόδοση: 10 m 2 επιφάνειας 1kW ισχύος 125kWh ετησίως Κόστος εγκατάστασης: 6000 /kw ΔΕΗ: 0,45282 / kwh Επιδότηση: 40% 60% 1000 m 2 100kW 125*100kWh ετησίως Κόστος εγκατάστασης: 600.000 Ακαθάριστη Απόδοση: 56500 ετησίως ΑΠΟΣΒΕΣΗ: 5 6 έτη 27
2.2.2. Αιολική ενέργεια Ανεμογεννήτριες Η εγκατάσταση ανεμογεννητριών πάνω στα κτίρια είναι ένα θέμα μακροχρόνιας διαμάχης. Όλες οι ανεμογεννήτριες δονούνται κατά τη λειτουργία τους, διαδίδοντας αυτή τη δόνηση στο σκελετό του κτιρίου. Ανάλογα με την κατασκευή του κτιρίου, αυτή η δόνηση μπορεί να προκαλεί από ενοχλητικό θόρυβο μέχρι βλάβες στο κτίριο. Απαιτείται συστηματική μελέτη της ανεμογεννήτριας σε συνδυασμό με τη κατασκευή του κτιρίου πριν αυτή εγκατασταθεί στην οροφή του. Τα αιολικά πάρκα αποτελούν μια από τις καλύτερες δυνατές λύσεις. www.windfarm.gr/aioliki.html 28
2.2.3. Γεωθερμική ενέργεια Υπάρχουν 2 συστήματα θέρμανσης με γεωθερμική ενέργεια : α) τα συστήματα που εγκαθίστανται σε πιστοποιημένα γεωθερμικά πεδία. β) τα συστήματα που εκμεταλλεύονται την αβαθή γεωθερμία. 29
2.2.4. Ενέργεια από Βιομάζα Βιομάζα: οργανικά λύματα που περιλαμβάνουν τα αστικά λύματα, τα φυτικά υπολείμματα, τα ζωικά απόβλητα καθώς επίσης ειδικές καλλιέργειες γνωστές ως ενεργειακές καλλιέργειες για παραγωγή υγρών και αερίων βιοκαυσίμων (biodiesel, αλκοόλες, υδρογονάνθρακες). Η ενέργεια από βιομάζα προέρχεται παραδοσιακά από την καύση στερεών βιοκαυσίμων (ξύλα, πριονίδια κλπ) σε ειδικούς χώρους καύσης γνωστούς ως τζάκια και σόμπες. Η σύγχρονη τεχνολογία στηριζόμενη στην ίδια αρχή καύσης βιομάζας χρησιμοποιεί βελτιωμένες μεθόδους για μεγάλες ποσότητες καύσης βιομάζας για συμπαραγωγή και τηλεθέρμανση. Ένα βασικό χαρακτηριστικό της παραγωγής ενέργειας από βιομάζα είναι ο μεγάλος όγκος πρώτης ύλης που απαιτείται. Για το λόγο αυτό η παραγόμενη ενέργεια ενδιαφέρει κυρίως καταναλωτές «σταθερού σημείου» και η παραγωγή ενέργειας πρέπει να έχει βασικά τοπικό χαρακτήρα, με μέγιστη οικονομική εμβέλεια 5 10 km. 30
2.2.5. Φυσικό αέριο Είναι εναλλακτική συμβατική πηγή ενέργειας από οικονομική και περιβαλλοντική άποψη (το φυσικό αέριο είναι 20% φτηνότερο του πετρελαίου και απελευθερώνει 30% λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα από το πετρέλαιο και 45% λιγότερο από τα κάρβουνα). Χρήση Θέρμανση Παραγωγή ζεστού νερού Μαγείρεμα Παραγωγή Ηλεκτρισμού Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού Θερμότητας Φυσικό αέριο στην αυτοκίνηση 31
2.3. Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού Θερμότητας Εναλλακτικά καύσιμα για τη συμπαραγωγή ηλεκτρισμού θερμότητας και εξοικονόμηση ενέργειας από τη μείωση της καύσης συμβατικών καυσίμων είναι το φυσικό αέριο και η βιομάζα. Επιπλέον σύστημα εξοικονόμησης ενέργειας θεωρείται η χρήση της απόβλητης ενέργειας από τα συμβατικά εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρισμού με λιγνίτη, πετρέλαιο ή άλλα καύσιμα καθώς και άλλες ενεργοβόρες βιομηχανίες. Βεβαίως από τις παραπάνω πηγές η περισσότερο οικολογικά αποδεκτή είναι η συμπαραγωγή από καύση βιομάζας διότι το παραγόμενο διοξείδιο δεν επιβαρύνει επιπρόσθετα την ατμόσφαιρα καθώς πρόκειται για ανακύκλωση του διοξειδίου που εγκλωβίστηκε από την ατμόσφαιρα με τη φωτοσύνθεση. Πηγή: Α. Παπαδόπουλος, 2002 32
2.4. Τηλεθέρμανση Τηλεδροσισμός Με τον όρο τηλεθέρμανση και κατά αντιστοιχία τηλεδροσισμό εννοούμαι τη μεταφορά θερμότητας από μια πηγή σε χώρους κατανάλωσης. Η μεταφορά αυτή γίνεται μέσω ενός συστήματος δικτύου σωληνώσεων. Οι σωληνώσεις αυτές συνήθως τοποθετούνται σε ένα ικανοποιητικό βάθος από την επιφάνεια του εδάφους και θερμομονώνονται για την αποφυγή απωλειών θερμότητας με αγωγή στο έδαφος. Πηγή: http://www.jamestownbpu.com 33
2.4. Τηλεθέρμανση Τηλεδροσισμός Ο τηλεδροσισμός μπορεί να εφαρμοστεί χρησιμοποιώντας αποθήκες χαμηλής θερμοκρασίας πχ θάλασσες και λίμνες. Παράδειγμα εφαρμογής του τηλεδροσισμού αναφέρθηκε στην περίπτωση του Ελσίνκι. Πηγή: http://www.jamestownbpu.com 34
2.5. Ευφυή συστήματα ενέργειας & συστήματα διαχείρισης ενέργειας Intelligent Energy Systems Energieconcept for the new world 35
2.5. Ευφυή συστήματα ενέργειας & συστήματα διαχείρισης ενέργειας Τα μελλοντικά ευφυή ενεργειακά συστήματα προβλέπεται ότι θα χρησιμοποιηθούν σε περισσότερο αποκεντρωμένα πολεοδομικά συγκροτήματα, οι τεχνολογίες παραγωγής προβλέπεται ότι θα είναι μικρότερου μεγέθους και για την εφαρμογή τους από άποψη διαχείρισης και βελτιστοποίησης θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το μέγεθος των ενεργειακών απαιτήσεων. Τα ευφυή ενεργειακά συστήματα θεωρείται μια μελλοντική εξέλιξη για την αποδοτική χρήση και διαχείριση τοπικών και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε μεγάλα ανεξάρτητα πολεοδομικά συγκροτήματα όπως πόλεις και μεγάλες κωμοπόλεις με διαθέσιμο ενεργειακό πλούτο. 36
2.5. Ευφυή συστήματα ενέργειας & συστήματα διαχείρισης ενέργειας 37
2.5. Ευφυή συστήματα ενέργειας & συστήματα διαχείρισης ενέργειας Τεχνολογίες Μέσο διάδοσης o Ασύρματα δίκτυα o Τηλεφωνικές γραμμές o Internet o Γραμμές ισχύος o Ραδιοσυχνότητα Μετρητικές μονάδες o Θερμοκρασία του περιβάλλοντος o Εσωτερική θερμοκρασία o Σχετική υγρασία o Συγκέντρωση CO2 o Επίπεδα φωτισμού o Κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση, δροσισμό, φωτισμό Πηγή: Δ. Κολοκοτσά, 2006 38
2.5. Ευφυή συστήματα ενέργειας & συστήματα διαχείρισης ενέργειας Το έξυπνο σύστημα μετρήσεων είναι ένα πολυδιάστατο σύστημα επικοινωνίας μεταξύ του προμηθευτή και του χρήστη με τις παρακάτω δυνατότητες Μέτρηση εξ αποστάσεως Έλεγχος μετρήσεων (έλεγχος κοστολόγησης, εξ αποστάσεως χειρισμός ή και διακοπή λειτουργίας, δυνατότητα συστήματος προπληρωμής της ενέργειας κα) Μεταφορά δεδομένων λειτουργίας Έλεγχος της ποιότητας λειτουργίας του δικτύου Γρήγορος έλεγχος μετρητή Νέα και ελαστική τιμολόγηση και προϊόντα υπηρεσιών. 39
2.6. Συστήματα διαχείρισης ενέργειας Συστήματα Ενεργειακής και Περιβαλλοντικής Διαχείρισης των Κτιρίων Τα Ευφυή Συστήματα Ενεργειακής και Περιβαλλοντικής διαχείρισης εξασφαλίζουν στους σύγχρονους χώρους κατοικίας ή εργασίας αυτοματοποιημένους μηχανισμούς που ρυθμίζουν τόσο τις ενεργειακές όσο και τις περιβαλλοντικές συνθήκες. λαμβάνουν υπόψη τις τεχνικές προδιαγραφές και ειδικές κατασκευαστικές λεπτομέρειες κάθε κτιρίου ανάλογα με τη χρήση του και στοχεύουν στην εξασφάλιση της βέλτιστης ενεργειακής και περιβαλλοντικής απόδοσης των κτιρίων συνολικά και/ή καθένα χωριστά. Αποτέλεσμα : Η διατήρηση των συνθηκών άνεσης των ανθρώπων που ζουν ή εργάζονται στο χώρο. Βασικές παράμετροι των συνθηκών άνεσης είναι η θερμική άνεση (thermal comfort), οπτική άνεση (visual comfort), ποιότητα εσωτερικού αέρα (indoor air quality) Η ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης την εξοικονόμηση ενέργειας για θέρμανση, κλιματισμό, φωτισμό και εξαερισμό και κατά συνέπεια του κόστους για τις ενεργειακές απαιτήσεις του κάθε κτιρίου 40
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Τελλόγλειο Ίδρυμα, Μουσείου Τεχνών, ΑΠΘ Ένα παρόμοιο σύστημα BEMS (Βuilding Energy Management System) εφαρμόστηκε στο κτίριο του Τελλόγλειου Ιδρύματος του Μουσείου Τεχνών του ΑΠΘ με στόχο να ικανοποιήσει τις ανάγκες εξοικονόμησης ενέργειας. Γενικότερα αυτά τα συστήματα θεωρούνται σαν συστήματα που παρακολουθούν και ελέγχουν τις κτιριακές υποδομές με στόχο να ενισχύσουν τους παράγοντες που είναι υπεύθυνοι για την κερδοφόρα και ασφαλή χρήση λειτουργίας κάθε ηλεκτρομηχανολογικού συστήματος που εγκαθίσταται σε ένα κτίριο. Ένα λογικό διάγραμμα ενός τέτοιου συστήματος φαίνεται στο σχήμα. Εξοικονόμηση Ενέργειας: 20% 30% BEMS configuration (πηγή: A. Papadopoulos et al, Energy Solutions for buildings with BEMS use) 41
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Πολυτεχνείο Κρήτης & Εθνικό Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Εφαρμογή ενός ολοκληρωμένου συστήματος διαχείρισης ενέργειας και εσωτερικού περιβάλλοντος σε δύο κτίρια: σε ένα γραφείο του Κέντρου Ενεργειακής Εκπαίδευσης του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών και σε ένα κτίριο του Πολυτεχνείου Κρήτης.. Πηγή: D. Kolokotsa et al, 2005 42
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Πολυτεχνείο Κρήτης & Εθνικό Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Χαρακτηριστικά του συστήματος είναι: η ενσωμάτωση και των τριών παραμέτρων άνεσης (thermal comfort, visual comfort, indoor air quality) σε μια συνολική στρατηγική ελέγχου κτιρίων, η στρατηγική ελέγχου ελαχιστοποιεί την ενεργειακή κατανάλωση χρησιμοποιώντας στο μέγιστο δυνατό παθητικές τεχνικές για τη διατήρηση της άνεσης, ενσωματώνει τις προτιμήσεις άνεσης των ανθρώπων που εργάζονται στους συγκεκριμένους χώρους στη στρατηγική ελέγχου με ταυτόχρονη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης.. Πηγή: D. Kolokotsa at al, 2005 43
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Πολυτεχνείο Κρήτης & Εθνικό Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Το Ολοκληρωμένο Σύστημα Διαχείρισης Ενέργειας και Εσωτερικού Περιβάλλοντος αποτελείται από : Έξυπνη κάρτα : (το σύστημα της έξυπνης κάρτας είναι το man machine interface που συλλέγει τις προτιμήσεις των χρηστών σε θερμική, οπτική και εσωτερικού περιβάλλοντος άνεση). Αισθητήρες και ενεργοποιητές: (οι αισθητήρες μετρούν τη μέση εκπεμπόμενη θερμοκρασία την εσωτερική θερμοκρασία, τη σχετική υγρασία, την ταχύτητα του αέρα, τη συγκέντρωση CO 2, την εσωτερική φωτεινότητα και την εξωτερική θερμοκρασία και υγρασία) Ελεγκτές: (διαβάζουν τα δεδομένα των αισθητήρων αναλογικών καναλιών εισόδου (analogue input channels), τρέχουν τον αλγόριθμό ελέγχου (fuzzy control algorithm) για τη ρύθμιση της εσωτερικής θερμικής οπτικής άνεσης και της ποιότητας του αέρα, οδηγούν τους ενεργοποιητές μέσω των ψηφιακών και αναλογικών εξόδων δεδομένων (digital and analogue outputs), επικοινωνούν με τη μονάδα έξυπνης κάρτας και τον κεντρικό υπολογιστή) Κεντρικό υπολογιστή Πηγή: D. Kolokotsa et al, 2005 44
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Πολυτεχνείο Κρήτης & Εθνικό Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Αποτελέσματα: Η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας για δροσισμό αλλά και η υψηλή για θέρμανση στο γραφείο του Εθνικού Καποδιστρίου Πανεπιστημίου οφείλεται στο βόρειο προσανατολισμό και τα μικρότερα ανοίγματα σε σχέση με το Πολυτεχνείο Κρήτης Η μείωση της ετήσιας ενεργειακής κατανάλωσης για θέρμανση και δροσισμό ανέρχεται σε ποσοστό 20% Η μείωση σε ετήσια βάση της ενεργειακής κατανάλωσης για τις ανάγκες φωτισμού μπορεί να φτάσει το ποσοστό 76% Η μείωση σε ετήσια βάση της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης ανέρχεται και για τα δύο κτίρια σε ποσοστό 38%. Η σημαντική αυτή μείωση παίζει επίσης καθοριστικό ρόλο και για τη μείωση των αερίων του φαινομένου του θερμοκηπίου. Αξίζει να σημειωθεί ότι για την εξοικονόμηση ενέργειας δόθηκε προτεραιότητα σε παθητικές τεχνικές θέρμανσης, δροσισμού και ρύθμισης της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος. Πηγή: D. Kolokotsa at al, 2005 45
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Πολυτεχνείο Κρήτης & Εθνικό Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Πηγή: D. Kolokotsa at al, 2005 46
«Προμηθέας Πυρφόρος» Παράδειγμα κτιρίου που χρησιμοποιεί τον ήλιο και την ενέργεια του υπεδάφους (αβαθής γεωθερμία) για τη θέρμανση, το δροσισμό, την παραγωγή ζεστού νερού και ηλεκτρισμού. Η εξοικονόμηση ενέργειας που επιτυγχάνεται υπολογίζεται στο 95% συγκριτικά με ένα «τυπικό» κτίριο. Με τις τεχνικές εξοικονόμησης ενέργειας που χρησιμοποιήθηκαν, καλύπτεται το 95% των ενεργειακών απαιτήσεων του κτιρίου. Η απόσβεση υπολογίζεται σε λιγότερο από 10 χρόνια. (Πηγή: http://www.tanea.gr) 47
Εθνικό Δίκτυο Η/Ε (ΔΕΗ) Φ/Β πάρκο Συμπαραγωγή Η Θ Διάγραμμα συστήματος εξοικονόμησης ενέργειας σε τεχνολογικές συνοικίες και πόλεις Αβαθής Γ/Θ 48
Ευχαριστώ για την προσοχή σας!