Imorgon, ekologiska byggnader och energikällor?

Tänk om alla byggnader producerade mer energi än de förbrukade? Tänk om att ompröva hur byggnader designas och byggs var en av huvudnycklarna till hållbar stadsutveckling?

Som World Economic Forum (WEF) påpekar står enbart byggnader för 39 % av de globala utsläppen av växthusgaser (11 % i material och konstruktion och 28 % i driftsutsläpp). Att veta hur man bygger och driver byggnader som har en låg påverkan på miljön kommer att vara avgörande för att uppnå målen i Paris klimatavtal.

Många ansträngningar har redan gjorts i denna riktning, med framgång. I synnerhet byggnader som producerar mer energi än de förbrukar (kända som “byggnader med positiv energi”, ibland förkortade som “BEPOS”, positiva energibyggnader) förökar sig på flera platser i världen och visar att en byggnad också kan vara ekologisk.

Norge i framkant

Powerhouse Brattørkaia, en åttavåningsbyggnad i Trondheim, Norge, nämns ofta som ett exempel. Den stod färdig 2019 och rymmer 18 000 m² kontorslokaler, en mezzanin och underjordisk parkering.

Allt, från den första designen till dess konstruktion (eller efterföljande rivning), har utformats för att minska byggnadens energi- och miljöpåverkan. Byggnaden drar alltså nytta av en uppsättning innovativa teknologier och principer för att radikalt minska den dagliga förbrukningen: luftcirkulation för att minska behovet av uppvärmning, värmeåtervinning, återvinning och behandling av gråvatten, användning av havsvatten till uppvärmning och kylning, användning av särskilt energieffektiva elektriska apparater… Själva byggnadens struktur, baserad på lågemissionsbetong, exponeras genom strategiska urtag i taket. “Massa absorberar och behåller värme och kyla och hjälper till att reglera temperaturen i byggnaden utan att använda el”förklara arkitekterna bakom projektet.

Dessutom, tack vare sitt tak täckt med nästan 3 000 m² av solpaneler producerar byggnaden cirka 460 000 KWh per år. Och resultatet är övertygande: “I genomsnitt producerar byggnaden mer än dubbelt så mycket el som den förbrukar dagligen och är självförsörjande med förnybar energi, samtidigt som den försörjer närliggande byggnader eller elbussar, bilar och båtar via ett lokalt mikronät.”.

Powerhouse, som samlar fem norska företag och organisationer och födde Brattørkaia, har producerat flera andra sådana “klimatbyggnader” tidigare, inklusive en skola som upptar 900 m² och producera 30 500 kWh per år (Montessoriskolan i Drøbak) eller till och med en renoverad gammal byggnad (i Sandvika) som genererar upp till 21 kWh energiöverskott per beboelig kvadratmeter.

Ett annat projekt, som ursprungligen leddes av Powerhouse innan det förvärvades av Miris, offentliggjordes nyligen: Svart, en lyxresort tänkt att bli världens första helt självförsörjande hotell. Ursprungligen planerad till 2021, byggarbetsplatsen blev försenad (särskilt på grund av Covid-krisen) och hotellet bör öppna 2023.

Byggt på en fjord, på kanten av den näst största glaciären i Norge (Svartisen, innanför polcirkeln), kommer det cirkulära hotellet att anta radikalt ekologiska fördomar: mer eller mindre betong, stål, aluminium eller tegel (ersatt i synnerhet av trä och stenpålar), hållbar grönsaksträdgård och fiskodling på plats, återvinning av avloppsvatten, fångst och återvinning av värmen som köken avger m.m.

Solpaneler kommer att driva allt, med målet att hotellet inte bara ska vara helt frånkopplat från nätet utan också för att tillhandahålla sin överskottsel till lokalsamhällen eller för att driva en flotta av elektriska båtar som cirkulerar runt resorten. “Svart kommer att visa att den samtida resenären kan bidra till en hållbar tillväxt av vår planet utan att offra det moderna livets bekvämligheter och bekvämligheter”försäkra initiativtagarna.

Gröna byggnader

Idén vinner därför terräng och förutom i Norge finns liknande angreppssätt och exempel på positiva energibyggnader över hela världen.

Till exempel, i Tyskland, som påpekats av det tyska rådet för hållbara fastigheter, har drygt femton banbrytande byggnader inom detta område uppstått under de senaste åren, oavsett om det gäller kontorsbyggnader, byråer, banker, skolor eller enskilda hus. Alla använder innovativa processer för att uppnå energineutralitet och minska miljöpåverkan: nya material, nya principer för isolering och cirkulation av värmeflöden, nya sätt för energilagring…

Samma sak i Frankrike, där dussintals BEPOS-godkända byggnader har dykt upp, varav några är emblematiska, som Descartes+-byggnaden vid Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, en av de äldsta (invigdes 2012) och som producerar 32 % mer energi än den förbrukar. Eller som Hangar 108 i Rouen (Hôtel de la Métropole Rouen Normandie), som togs i bruk 2017 och fortfarande är den största positiva energibyggnaden i Frankrike (8 000 m).²
). I början av september 2021 tillkännagavs också ett aldrig tidigare skådat fastighetsprojekt i Dijon: det första sociala boendet med positiv energi. Byggd “till standardkostnad” på en tomt på 2 300 m² och på tre våningar, byggnaden ” kommer att producera mer energi än den kommer att förbruka, vilket gör att dess invånare kan ha en energiräkning nära noll och därmed en betydande vinst i köpkraft och komfort”.

Ett annat exempel är Singapore, där National University campus nu rymmer flera positiva energibyggnader, inklusive SDE4, färdigställd 2019, som använder en innovativ luftkonditioneringsenhet och rymmer 1 200 solpaneler som genererar 500 MWh energi per år. Universitetet uppskattar att denna byggnad enbart sparar 180 000 dollar i el årligen.

Vi börjar också se de verkliga fördelarna med alla dessa tillvägagångssätt. I USA genomgick Unisphere, i full drift sedan 2019 och anses vara den största kommersiella byggnaden med negativ energi i landet, en omfattande revision förra året, särskilt för att mäta dess energirelevans. Den sex våningar höga byggnaden, som inrymmer ett bioteknikföretags huvudkontor, använder 3 000 solpaneler, men också ett komplext och unikt geotermiskt system: 52 brunnar grävda 150 m djupa, tillsammans med en cirkulationskylvätska, hydrauliska värmepumpar och en inomhuspool tjäna både för att värma och kyla lokalerna.

Granskningen belyser de faktiska uppgifterna efter ett års drift: “Total energiförbrukning för byggnaden är cirka 6% lägre än förutspått, men solenergiproduktionen är också cirka 22% lägre än förväntat.”. Ändå, med en total produktion på 915 MWh, “Byggnaden kunde fortfarande uppfylla nollenergimålet, trots att lägre förnybar energi än förväntat skickades tillbaka till nätet”. Justeringar och optimeringar (både termiska system och belysning och andra elsystem) fortsätter att göras, men de implementerade principerna har redan visat sig. “Unispheres prestandadata visar att dessa typer av byggnader – om de designas, konstrueras och tas i drift på lämpligt sätt – kan fungera som avsett och inte bara är teoretiska studier.”avslutade vi i oktober 2020.

Digital till undsättning

Som vi kan se är utmaningen inte bara att installera solpaneler på taken eller att inkludera gröna väggar på fasader av byggnader, utan att tänka om – från A till Ö – hur byggnaderna utformas, byggs och används.

För World Economic Forum kan vi identifiera ” fyra avgörande trender
» som alla är vektorer för att agera för att uppnå koldioxidfria byggnader: avkarbonisering, elektrifiering, energieffektivitet och digitalisering. Allt måste på ett skickligt sätt kombineras för att minska utsläppen och begränsa byggnaders miljöpåverkan.

Och i allt detta spelar det digitala en speciell roll. Elektroniska sensorer och automatiska system integrerade i byggnader är långt ifrån prylar, utan en av nycklarna till att optimera resurser. Genom att bli digital blir byggnader “intelligenta” (smarta byggnader) och “de drar fördel av avancerade avkännings- och kontrollsystem, dataanalys och energioptimering för att aktivt minska energiförbrukningen och efterfrågan, samtidigt som de å ena sidan förbättrar komforten, hälsan och produktiviteten hos de åkande, å andra sidan förbättrar de installationernas motståndskraft”noterar forumet.

Och bidraget är betydande. “Grundläggande automatiserade kontroller kan spara 10-15 % energi i kommersiella byggnader”förklarar WEF, medan “behovsstyrda ventilationssystem kan ge 5-10% besparingar”, liksom den digitaliserade styrningen av värme och belysning, tillräckligt för att ge ytterligare energibesparingar på 8-18 %. Tillagd till automatiserade system för att upptäcka fel eller främja diagnos, eller till och med till enheter för att optimera användningen av el (producerat på plats eller kommer från nätet), förstår vi att det digitala som tillämpas på förvaltningen av byggnader är “en avgörande faktor för att säkerställa effektiviteten och noll koldioxidavtryck för byggnader, samtidigt som investeringar i elnätsinfrastruktur minskar – en högsta prioritet om vi ska nå 2050-målen”avslutar WEF.

Detta bekräftar, om det behövs, att en minskning av miljökostnaderna för byggnader kräver teknisk innovation. Genom att tänka om konstruktionen och driften av byggnader, uppfinna nya material och förlita sig på alla tillgängliga digitala verktyg (IoT, Big Data, Artificiell Intelligens, blockkedjor, etc.), verkar vägen vara klar mot konstruktioner som inte längre skadar planeten men blir dess komplementära lungor. För byggnader som för många andra saker finns det riktiga ekologiska lösningar, utan att ge avkall på komfort och modernitet.