Budite u kontaktu sa nama

Energetska efikasnost

Odgovorno projektovanje i pažljiva implementacija detalja

Objavljeno

Prva Pasivna kuća na svetu: Kranichstein Passive House, Darmstadt

Realistična opcija pasivnog standarda

Standard pasivne kuće je internacionalno priznat standard, patentiran u Nemačkoj, koji je danas primenjen u brojnim zemljama Evrope i sveta. Pasivni objekti troše i do 90% manje energije u odnosu na konvencionalne, a godišnja potrebna toplota za grejanje je toliko niska, da u većini slučajeva nema potrebe za razvodom aktivnog sistema grejanja. Toplotu je moguće dovesti pomoću svežeg vazduha koji se u objekat dovodi sistemom ventilacije sa rekuperacijom. Po pravilu pasivne kuće su one koje za grejanje troše najviše 15 kWh/m2 godišnje. Pasivni standard je realistična opcija za izgradnju visoko komfornih objekata, pri kojoj je potrošnja energije i za grejanje i za hlađenje veoma niska. U vreme nestabilnog tržišta i povećanja cene energenata, pasivna kuća omogućava korisniku veoma veliku samostalnost i nezavisnost od ovih promena.

Pasivni standard se pojavio kao proizvod istraživanja na stambenim objektima u Nemačkoj i posle mnogobrojnih uspešnih projekata danas pasivna kuća kao stambeni objekat zauzima značajan udeo u novogradnji u Nemačkoj, Austriji i severnoj Italiji. Takođe i veći broj nestambenih objekata je realizovan po standardu pasivne kuće – administrativni objekti, osnovne škole, gimnazije, fabrike, zatvoreni bazeni, teretane, supermarketi, hoteli i drugi objekti.

// Pokazao se i kao veoma efikasan kod sanacije postojećih zgrada, jer je u mnogim zemljama u svetu upravo sanacija postojećih objekata sektor u građevinskoj industriji koji je najviše u porastu.

Prva Pasivna kuća na svetu: Kranichstein Passive House, Darmstadt

Slika 1: Prva Pasivna kuća na svetu: Kranichstein Passive House, Darmstadt

Prva pasivna kuća sagrađena je u Darmstadtu u Nemačkoj. U ovom stambenom objektu još uvek žive iste četiri porodice još od 1990. godine, a potrošnja je prema merenjima u proseku oko 10 kWh/m2 godišnje. Još uvek nisu uložene nikakve značajnije investicije na održavanju, svi servisi u objektu su nepromenjeni od originalnog stanja. Fasada, krov i prozori nisu zamanjivani.

Pet osnovnih principa gradnje pasivne kuće

Slika 2: Pet osnovnih principa gradnje pasivne kuće

Dobra izolacija, efikasni prozori, ventilacija sa rekuperacijom, suprzaptivenost, konstrukcija bez termičkih mostova.

Pasivna kuća za grejanje ne troši više od 15 kWh/m2 godišnje, a kada poredimo to sa prosečnom potrošnjom u stambenim objektima u Srbiji koja je procenjena na 150 kWh/m2 godišnje, to predstavlja uštedu od preko 90%. Osnovnih 5 principa pasivne kuće su:

  1. Izuzetno visok nivo termoizolacije – Spoljne građevinske konstrukcije imaju vrednost U ≤ 0,15 W/m2K
  2. Konstrukcija bez termičkih mostova – termički mostovi ψ ≤ 0,01 W/mK
  3. Superzaptivenost termičkog omotača objekta – proverena testom propustljivosti vazduha vrednost n50 pri probnom nadpritisku i podpritisku od 50 Pa, ne sme da prekorači 0,6 h-1
  4. Veoma efikasni ramovi prozora sa trostrukim zastakljenjem – Prozori su sa ukupnom Uw vrednošću ispod 0,8 W/m2K. Zastakljenje prozora sa Ug vrednošću ispod 0,8 W/m2K, pri zadržavanju visoke vrednosti koeficijenta energetske propusnosti g ≥ 50%, tako da bi zimi dolazilo do toplotnih dobitaka.
  5. Mehanička ventilacija sa visoko-efikasnom rekuperacijom – efikasnost rekuperacije toplote ventilacijom ηREK ≥ 75%

Najvažniji princip projektovanja pasivnog objekta je da termoizolacija predstavlja neprekinutu liniju oko čitavog objekta i time spreči isticanje toplote kroz prekide u izolaciji. Tu važi „pravilo olovke“ – linija olovke mora biti neprekinuta prilikom opisivanja omotača. Za svaki detalj se mora odrediti materijal i definisati veza za neizbežna mesta spojeva ili probijanja termoizolacija. Dobru termičku izolaciju moguće je primeniti na svim tipovima konstrukcija: masivnoj, drvenoj, konstrukciji sa prefabrikovanim elementima, čeličnoj, kao i konstrukcijama koje imaju mešovite elemente.

Termički omotač kod pasivne kuće prikazan žutom linijom, vazdušnonepropusni sloj prikazan crvenom linijom

Slika 3: Termički omotač kod pasivne kuće prikazan žutom linijom, vazdušnonepropusni sloj prikazan crvenom linijom

U pasivnoj kući se zbog smanjenja potrošnje energije ugrađuje sistem mehaničke ventilacije sa visokim stepenom povraćaja toplote – rekuperacijom toplote. Kvalitet vazduha u životnom prostoru postiže se neophodnom zamenom otpadnog vazduha iz stambenog prostora svežim spoljašnjim vazduhom, što je moguće postići ručnim otvaranjem prozora ili mehaničkom ventilacijom. Sistem ventilacije sa rekuperacijom koji se koristi u pasivnim kućama funkcioniše tako što se vazduh koji se izvlači iz prostorije, pre nego što se izbaci van objekta kao otpadni vazduh, vraća nazad u komoru, prolazi kroz razmenjivač i predaje toplotu hladnom spoljnom vazduhu. Na taj način, kapacitet grejača u komori je manji, odnosno stepen zagrevanja svežeg vazduha je manji, pa se na taj način štedi energija za grejanje. Otpadni vazduh izlazi iz sistema ohlađen.

Pasivna kuća, stambeni objekat

Pasivna kuća, stambeni objekat

Odgovorno projektovanje i pažljiva implementacija detalja su najbitniji za realizaciju kuće koja postiže ovako nisku potrošnju energije. Realizacija pasivnih kuća postavlja visoke zahteve za konstrukcije koje koristi. Ukoliko želimo da od nekog objekta napravimo pasivnu kuću moramo ispuniti odgovarajuće zahteve i uskladiti međusobni uticaj svih komponenti.

Pored osnovnih 5 zahteva postoje i drugi kriterijumi koje pasivne kuće moraju da ispune:

  • Minimalni toplotni gubici za pripremu i razvod sanitarne tople vode (STV)
  • Visoka efikasnost korišćenja električne energije u domaćinstvu
  • Specifična potrebna primarna energija: max. 120 kWh/m2 godišnje, uključujući el. energiju za domaćinstvo
  • Letnji komfor: Učestalost pregrevanja prostorija preko 250oC mora biti ≤ 10 %.
  • U slučaju da je potrebno aktivno hlađenje, potrebna energija za hlađenje ne sme preći 15 kWh/m2 godišnje. Kriterijum u vezi primarne energije ostaje nepromenjen,
    a energetska potreba hlađenja se mora na drugi način kompenzovati.
Kako sagraditi pasivni objekat

Kako sagraditi pasivni objekat

Sertifikacija pasivnih objekata vrši se preko Passivhause Institut-a: Die Passivhaus Dienstleistung GmbH, ili preko nekog drugog organa koji je akreditovan od strane ovog instituta za izdavanje sertifikata. Sertifikovanje pruža dodatnu kontrolu, pa sertifikat tako svedoči o kvalitetu objekta.

Autor: Sonja Krastavčević, dipl.inž.arh., EN EF Studio

reklama
Klik za komentar

Ostavite komentar

Energetska efikasnost

Obnovljivi izvori energije – Solarna energija

Objavljeno

Postavio/la

Obnovljivi izvor energije - solarni paneli

Zračenje sa Sunca može da se svrsta u dve kategorije, direktno i indirektno. Najveći deo energetskih izvora na Zemlji su u obliku indirektne Sunčeve energije.

SUNČEVA ENERGIJA, delujući na atmosferu stvara vetrove, a kretanje vetrova stvara morske i okeanske talase. Pod uticajem Sunčeve toplote voda isparava iz okeana. Vetrovi transportuju jedan deo vodene pare sa okeana na kopno, gde ona pada u vidu kiše. Padavine prolaze kroz zemlju, ili se skupljaju u rekama i jezerima i na kraju završavaju u okeanima. Tako se energija zračenja sa Sunca transformiše u potencijalnu energiju vode.

OKEANI takođe sakupljaju i čuvaju Sunčevu energiju. Stvaraju se razlike u temperaturi između slojeva u okeanu. Energija putuje sa mesta više ka mestu niže temperature, teoretski je moguće taj protok zarobiti. BILJKE u procesu fotosinteze pretvaraju Sunčevu energiju u hemijsku, što omogućava njihov rast. Ljudi iskorišćavaju ovu potencijalnu energiju korišćenjem drveta, alkohola i metana. Energija FOSILNIH GORIVA takođe vodi poreklo od Sunčeve energije, jer su to slojevi izumrlih biljaka koje su za vreme svog života vršile fotosintezu.

Direktna solarna energija je Sunčeva svetlost koja može da zagreva ili da stvara električnu energiju. U zemlji postoji geotermalna energija u vidu toplote, dok se usled planetarnog kretanja i gravitacije javljaju plima i oseka. Fosilna goriva trenutno predstavljaju dominantan izvor energije. Godišnja potreba za energijom uvećavaće se za 1,8% do 2030. godine. Problem je u tome što su nalazišta fosilnih goriva ograničena i pitanje je da li će moći da podmire energetske potrebe koje se predviđaju. Rešenje leži u obnovljivim izvorima energije.

Solarna energija – termonuklearna fuzija na Suncu

Sunčeva energija je zračenje koje nastaje u reakcijama termonuklearne fuzije duboko u Sunčevom jezgru. Svaka zvezda može da se posmatra kao ogromna nuklearna peć koja oslobađa energiju. Kao i većinu drugih zvezda Sunce najvećim delom sačinjavaju dva gasa, vodonik i helijum. Tokom fuzije, atomi vodonika se sudaraju toliko jakom silom da se spajaju i obrazuju atom helijuma. Svake sekunde 600 miliona tona vodonika se pretvara u 596 miliona tona helijuma. Četiri miliona tona materije koja nedostaje transformisana je u energiju. Ova energija napušta Sunce u vidu zračenja i deo tog zračenja predstavlja vidljivu svetlost. Kao i na svim ostalim zvezdama, i na Suncu će se jednog dana potrošiti rezerve vodonika. Veruje se da je Sunce staro više od 4 milijarde godina i da je do sada utrošilo polovinu svog vodonika za produkciju Sunčeve energije.

Energija stvorena u jezgru prenosi se kroz slojeve Sunca radijacijom i konvekcijom. Sa površine, energija se u svemir prenosi radijacijom.

Sunčevo zračenje putuje kroz svemir u vidu paketića energije koji se nazivaju fotoni. Kada ovo zračenje stigne do Zemljine atmosfere, oko 25% energije se odbija o atmosferske čestice i vraća nazad u vasionu, dok se oko 20% apsorbuje. Do Zemljine površine zato stiže samo 55% od ukupne energije. Količina svetlosti koja dospeva do svake tačke na Zemlji zavisi od doba dana, doba godine, količine oblaka u atmosferi i geografske širine te tačke.

// Količina energije koja padne na površinu naše planete mogla bi da zadovolji sve naše potrebe za električnom energijom. Samo mali procenat može da se iskoristi, jer zarobljavanje Sunčeve energije nije jednostavan proces.

Ona nije energetski gusta, kao na primer nafta, već predstavlja razblaženu energiju koja je raspoređena u vremenu. Da bi se efikasno mogla iskoristiti, potrebno je da se dugotrajno sakuplja na velikom prostoru, a zatim koncentriše, kako bi bila u obliku dostupnom za ljudsku upotrebu.

Sunčeva energija koja normalno stiže do površine Zemlje, može da se iskoristi za zagrevanje i hlađenje objekata (pasivni i aktivni sistem iskorišćavanja Sunčeve energije). Lokacija i orijentacija građevina, kao i izbor materijala, ključni su faktori za pasivno zagrevanje i hlađenje. Koriste se materijali koji zimi mogu da apsorbuju sunčevo zračenje, da ga čuvaju i kasnije sporo oslobađaju (opeka, blato, cigla, kamen, cisterne sa vodom). Leti predstavljaju dobre izolatore koji sprečavaju zagrevanje. Ogromni prozori postavljaju se na južnoj strani objekata, jer su najizloženiji Sunčevim zracima u svim godišnjim dobima.

Prva Pasivna kuća na svetu: Kranichstein Passive House, Darmstadt

Slika 1: Prva Pasivna kuća na svetu: Kranichstein Passive House, Darmstadt

Aktivni sistem solarnog zagrevanja podrazumeva korišćenje solarnih kolektora i dodatne električne energije za pokretanje pumpi i ventilatora koji raspoređuju Sunčevu energiju. Tako se mogu zagrevati voda koja se koristi u domovima, zatim prostor unutar građevina, kao i bazeni. Sunčeva energija postaje mnogo korisnija kada se prevede u drugi oblik energije, kao što je električna energija. To je moguće postići na dva načina: uz pomoć solarnih ćelija koje direktno prevode svetlost u električnu energiju i korišćenjem solarne termalne tehnologije.

Električna energija

Solarne ćelije (fotovoltažne ćelije) se sastoje od tankih slojeva kristalnog silicijuma ili drugih poluprovodničkih materijala. Kada fotoni udare o površinu solarne ćelije, oni mogu da se odbiju o nju, da prođu kroz nju ili da se apsorbuju, što zavisi od talasne dužine fotona. Samo apsorbovani fotoni daju energiju za stvaranje električne energije. Zbog toga što samo Sunčevi zraci određene energije mogu da proizvedu struju, efikasnost solarnih ćelija je mala. Danas je moguće napraviti solarne ćelije efikasnosti do 40%, što znači da 2/5 energije koja pada na ćeliju stvara električnu energiju. Kompleksniji sistemi mogu snabdevati domove i elektrodistributivne mreže strujom. Zbog difuzne prirode Sunčeve svetlosti i zbog male efikasnosti pri konverziji energije, ovi kompleksni sistemi sastoje se iz velikog broja ćelija i zauzimaju veliku površinu. Potrebno je 8–12 m2 prostora za instalisanu snagu 1 kW energije.

Toplotna energija

Drugi način za stvaranje električne energije je uz pomoć solarnih termalnih generatora koji svoj rad baziraju na toploti. Uz pomoć solarnih kolektora vrše se transformacije Sunčeve energije u toplotu. Prihvaćena Sunčeva energija se fokusira na cevi ili sudove u kojima se nalazi neka tečnost koja ima ulogu da zagreva vodu. Tako se Sunčeva energija sakupljena sa velikih površina koncentriše gotovo u jednoj tački i stvaraju se veoma visoke temperature. Voda se zagreva na temperaturi i do 1500 °C. Nastaje vodena para pod visokim pritiskom koja se koristi za mehanički rad, tj. pokretanje parnih turbina. Turbine zatim pretvaraju mehaničku energiju u električnu.

Sunčeva energija predstavlja pouzdan i čist izvor energije. Tehnologija iskorišćavanja Sunčeve energije ne dovodi do zagađivanja, ne uništava Zemljinu površinu. Ne stvara se buka. Vizuelno zagađenje je subjektivna ocena. Uticaj koji na okolinu ima proizvodnja silicijuma za solarne ćelije je beznačajan. Najveća insolacija je u onim delovima sveta koji imaju najmanju energetsku potrošnju. Problem je i šta raditi noću kada Sunce ne sija ili kada sija nedovoljnim intenzitetom, kada nam je energija i najpotrebnija.

Distribucija električne energije

Distribucija električne energije

// Potrebno je pronaći način da se Sunčeva energija sakupi tamo gde je dovoljno ima, zatim skladišti, a onda transportuje tamo gde je potrebno i koristi onda kada je potrebna.

U laboratorijama se testira mogućnost korišćenja visokih temperatura dobijenih koncentracijom Sunčeve energije za pokretanje hemijske reakcije između CO2 i CH4 uz prisustvo katalizatora. Gas koji nastaje je mešavina vodonika (H2), ugljen monoksida (CO) i može da se čuva i transportuje. Njegovo razdvajanje na sastavne komponente oslobađa energiju koja može da se prevede u struju. Problem može da reši vodonik. Vodonik se ne nalazi u prirodi u slobodnom obliku, već ulazi u sastav različitih hemijskih jedinjenja. Može da se dobije iz različitih supstanci na različite načine, a jedna od mogućnosti je razlaganje vode korišćenjem električne energije (elektroliza vode).

// Solarne ćelije pretvaraju Sunčevu energiju u električnu, a zatim se ta električna energija može iskoristiti za cepanje molekula vode na vodonik i kiseonik.

Druga mogućnost je da visoke temperature, nastale koncentracijom Sunčeve energije, pocepaju molekul vode bez korišćenja elektirčne energije (fotoelektroliza). Vodonik može da se koristi kao gorivo za transport, za stvaranje toplote i električne energije, kao i medijum za čuvanje energije. Na taj način vodonik pruža mogućnost da se Sunčeva energija prevede u lak i prenosiv oblik energije i da na taj način podmiri potrebe svih sektora modernog društva za energijom (potreba goriva za transport, kao i potreba industrije za energijom). Ogromne pustinjske oblasti mogu da se iskoriste za intenzivno sakupljanje Sunčeve energije koja bi se koristila za dobijanje vodonika i za snabdevanje čitave planete potrebnom energijom.

Budući razvoj primene solarne energije zavisiće od tehnološkog napretka. Prve solarne ćelije koje su se pojavile 50-ih godina prošlog veka imale su stepen iskorišćenja manji od 4%. Danas je efikasnost ovih ćelija oko 40% zahvaljujući tehnološkim i naučnim dostignućima. Solarna energija je i dalje skuplja od energije koja se dobija sagorevanjem fosilnih goriva. Strože kontrole po pitanju sagorevanja fosilnih goriva mogu da učine da solarna energija postane jeftiniji energent.

Više o obnovljivim izvorima energije:
Obnovljivi izvori energije – osnovna podela
Obnovljivi izvori energije – Eolska energija
Obnovljivi izvori energije – Kretanje morske vode i geotermalna energija
Obnovljivi izvori energije – Energija biomase
Obnovljivi izvori energije – Nuklearna fuzija na Zemlji

Autori:
Prof. dr D. Škobalj,
Ž. Đokić, dipl. inž.

Nastavite sa čitanjem

Energetska efikasnost

Obnovljivi izvori energije – osnovna podela

Objavljeno

Postavio/la

Obnovljivi izvor energije - eolska energija

Razvoj OIE (obnovljivi izvori energije) u svetu kreće punim koracima prema 70% do 80% pokrivanja svih potreba čovečanstva do 2050. godine.

Razlozi su u klimatskim promenama, ali i u osamostaljivanju od uvoza energije. Snabdevanje energijom u budućnosti će biti vezano za već poznate tehnologije za pretvaranje obnovljivih izvora energije. To će biti: HE (hidroelektrane), VE (vetroelektrane), PV (fotonaponske elektrane), a u pustinjskim predelima i solarne termalne elektrane.

// Klasične termoelektrane će nestati i zameniće ih totalni energetski sistemi, to su kogeneracija i trigeneracija sa akumulatorima toplote i hladnoće.

Nestacionarnu struju iz OIE ćemo akumulirati u manjem delu pomoću baterija, a u većem delu u vodoniku. Taj vodonik ćemo onda upotrebiti za proizvodnju metana i metanola, korišćenjem otpadne biomase. Time će se ostvariti cirkulacija ugljenika iz vazduha preko biomase, solarnog vodonika i sintetičkih goriva nazad u vazduh. To je rešenje koje oslobađa čovečanstvo od brige za snabdevanje energijom i od klimatskih promena.

Svi bilansi ukazuju da je na svetu dovoljno sunca i biomase za ostvarenje takvog sistema. To naročito važi za zemlje na Balkanu, gde sa biomasom nema problema, a energija sunca, vode i vetra ima značajno više od svih potreba. Pored toga, očekivano rešenje ne traži promenu infrastrukture, jer će na raspolaganju biti struja, gasovito i tečno gorivo koje će se transportovati modernizacijom postojeće infrastrukture (dalekovodi, gasovodi i produktovodi).

OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE predstavljaju energetske resurse koji se mogu nadoknađivati prirodnim procesima i koristiti neograničeno pod uslovom da količina koja se koristi ne premašuje njihov kapacitet obnavljanja. Ove resurse čine solarna energija, energija vetra, hidroenergija, energija biomase, energija pokretanja morske vode, geotermalna energija i nuklearna fuzija.

NEOBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE postoje samo u ograničenim količinama na Zemlji i sav materijal prisutan u obliku neobnovljivih resursa na kraju će se potrošiti. Brzina njihovog stvaranja toliko je spora da ne postoji mogućnost da stopa njihove potrošnje prati stopu obnavljanja. Njih čine fosilna goriva (ugalj, nafta, gas) i nuklearna fisija. NIE predstavljaju izolovani energetski potencijal koji, da bi se iskoristio u praktične svrhe, zahteva spoljašnju akciju.

Nasuprot tome, obnovljivi izvori energije postoje u obliku energetskih strujanja koja stalno protiču kroz prirodu, bez obzira da li čovek ima razvijena sredstva koja ovu energiju mogu da zarobe ili ne. Energetska strujanja na Zemlji vode poreklo iz tri izvora: sa Sunca, Zemlje i usled planetarnog kretanja.

Obnovljivi izvori energije, ne uključujući hidroenergiju velikih hidroelektrana, daju skroman doprinos zahtevima za energiju. U budućnosti taj udeo treba znatno povećati, jer neobnovljivih izvora ima sve manje. Razvoj OIE važan je iz nekoliko razloga:

  • OIE imaju vrlo važnu ulogu u smanjenju emisije ugljen dioksida,
  • povećanjem udela obnovljivih izvora energije povećava se energetska održivost sistema i smanjuje zavisnost od uvoza energetskih sirovina i električne energije

Korišćenje obnovljivih izvora energije je postalo civilizacijska nužnost sa ekonomskog, bezbedonosnog i ekološkog aspekta. Sve zemlje su u obavezi da kombinovanjem upotrebe obnovljivih izvora energije reše svoje energetske probleme i time doprinesu globalnoj borbi za zaštitu životne sredine.

Više o obnovljivim izvorima energije:
Obnovljivi izvori energije – Eolska energija
Obnovljivi izvori energije – Solarna energija
Obnovljivi izvori energije – Kretanje morske vode i geotermalna energija
Obnovljivi izvori energije – Energija biomase
Obnovljivi izvori energije – Nuklearna fuzija na Zemlji

Autori:
Prof. dr D. Škobalj,
Ž. Đokić, dipl. inž.

Nastavite sa čitanjem
reklama

Industrijski podovi

Fasade

  1. Instagram
  2. Facebook
  3. Komentari
    Prijava na newsletter

    Izdvajamo

    Popularno