Средства альтернативной энергетики. Аналогии примеров их взаимодействия с энергоактивными зданиями.
Альтернативная энергетика - совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.
Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, вызывающий парниковый эффект и глобальное потепление. Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.
Существуют несколько типов источников:
Ветряные (движение воздушных масс)
Геотермальные (тепло планеты)
Солнечные (электромагнитное излучение солнца)
Гидроэнергетические (движение вода в реках или морях)
Биотопливные (теплота сгорания возобновляемого топлива)
Т
аблица
1 – разновидность источников
е
Влияние средств альтернативной энергетики на структуру зданий
Таблица 2 – влияние средств альтернативной энергетики на структуру здания
Средства альтернативной энергетики как формообразующий фактор в архитектуре
Гидроэнергетика
Примеры использования установок этого направления ограничивается
т
ехническими
приспособлениями, как, например, волновые
конвекторы, либо инженерными сооружениями,
такими как здания ПЭС или малых
гидроэлектростанций. Так же существуют
отдельные случаи бытового использования
энергии малых рек, где энергоустановка
ко всему прочему дополняет композиционное
решение.
Рисунок 6 - Мельница в колледже Бэрри. Джорджия, США.
Рисунок7 - Нории на реке Оронт. Хама, Сирия.
Биоэнергетика
С
редства
биоэнергетики, как правило, представляют
собой комплексы инженерных сооружений.
По этой причине до сих пор не было
примеров практического использования
биотопливных установок в качестве
элементов архитектурного формообразования.
Но тем не менее биоэнергетические
технологии легли в основу ряда
футуристических проектов. Проект
архитектурного бюро "Romses Architects"
представляет
собой многоярусный небоскреб, сложенный
из небольших ферм по разведению рыб,
домашних животных и птиц. Основное
архитектурное решение продиктовано
процессом получения, переработки и
использования биотоплива. По оптимистическим
прогнозам здание будет возведено в
Ванкувере к 2030 году. Проект
бельгийского архитектора Винсента
Каллебота "Hydrogenase"
- это дирижабли высотой 480 метров,
представляющие собой фермы для разведения
мокро-водорослей, производящих углекислый
газ, из которого в свою очередь планируется
получать водород. Биохомические
электростанции должны генерировать
био-водород в промышленных масштабах,
который обеспечит объект необходимой
энергией для полета и остальных инженерных
процессов. В дирижабле так же планируется
разместить гостиницу. Другой
проект с использованием биоводорода
разработан исландской творческой
группой "202 collaborative".
Он представляет собой матерчатый пузырь,
закрепленный над прудом диаметром 10
метров, в которой подается теплая
геотермальная вода, обеспечивающая
рост водорослей. В установке, в ходе
водородного синтеза, вырабатывается
биоводород, который, будучи легче воздуха
скапливается в матерчатом пузыре и
распределяется между потребителями.
Архитекторы хотят разместить свои
установки на зданиях в различных частях
Исландии в качестве элементов архитектурных
форм.
Рисунок 8 - Проект архитектурного бюро "Romses Architects"
Рисунок 9 - Проект бельгийского архитектора Винсента Каллебота "Hydrogenase"
Рисунок 10 – Проект творческой группы "202 collaborative".
Геотермальная энергетика
Использование геотермальной энергетики в структуре здания довольно не частое явление. В основном переработка тепловой энергии земной коры производится на геотермальных станциях, представляющих собой сложные промышленные комплексы. Однако существуют различные мероприятия по использованию тепла земли для повышения энергоэффективности гражданских зданий. Это специальное оборудование, располагающееся в основном под землей и имеющее специальные технические приспособления в хозяйственных помещениях здания, не оказывая влияния на его архитектурный образ. Использование в качестве геотермального коллектора массива грунта может отразиться на объемно-планировочных решениях зданий. Искуственная насыпь или природный массив могут выступать как формообразующие факторы, как в проекте "Центра для экологических мероприятий" в чешском национальном заповеднике Литовельская Поморавия, в долине реки Морава, архитектурное бюро "Projektil Architecti". Центр представляет собой изогнутое здание, утопленное северной часть в холм. Центр должен полностью обеспечивать себя энергией посредством солнечных панелей, печи, работающей на биотопливе, и геотермальных батарей, спрятанных в массиве грунта, форму которого повторяет здание. КАРТИНКА 22 Другим примером синтеза геотермальной энергетики и архитектуры является Общественный центр "Перлан" в столице Исландии Рейкьявике. В основу здания легли шесть цистерн геотермального завода, в которых десятилетиями хранилась геотермальная вода для теплоснабжения города. В 1991 году по проекту архитектора И.Стивенсона сооружение было накрыто куполом, под которым располагается зимний сад с выставочными стендами, концертной площадкой и магазинами. Внутри купола находится вращающийся ресторан, совершающий полный оборот за 2 часа. Вокруг купола предусмотрена смотровая площадка. Одна из цистерн переоборудована под музей Саги, экспозиция которого повествует о культуре Исландии.
Гелиоэнергетика
Солнечная энергия играет важнейшую роль в развитии альтернативной энергетики. Основные направления в современном электроснабжении связаны с различными видами генерации энергии, среди которых энергогенерация с использованием фотоэлементов, преобразование солнечной энергии с помощью тепловых машин, гелиотермальные, термовоздушные и солнечные аэростатные преобразования энергии. В целом, фотоэлектрические установки сильно превосходят прочие виды установок по количеству выработки энергии для мирового энергетического комплекса. Фотоэлектрические модули могут использоваться как в частных хозяйствах, так и в промышленных масштабах в составе огромных солнечных электростанций из нескольких тысяч элементов. Все фотоэлектрические модули используют солнечное излучение для непосредственной его трансформации в электроэнергию. Они делятся на три основных вида - монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные.
Ветроэнергетика
Среди всех направлений альтернативной энергетики наибольшее распространение получила ветроэнергетика. Суммарная мощность ветряных электростанций в 2010 году составила 198 тысяч мегаватт. В отличие от других отраслей альтернативной энергетики, принцип генерации энергии у различных установок мало чем различается. В основном, все отличия сводятся к расположению оси вращения ветроприемного устройства - она может быть либо горизонтально ориентированной, либо вертикально ориентированной. По характеру лопастей можно выделить четыре основных вида ветряных установок - крыльчатого типа, роторо-карусельного, роторно-барабанного и типа Савониуса. Все остальные отличия, как правило связаны с повышением энергоэффективности основных перечисленных разновидностей установок, например, ветровая дамба. По типу расположения ветряные электростанции делятся на оффшорные, в том числе плавающие, прибрежные и наземные.
Наиболее применимы для использования в структуре здания средства солнечной и ветровой энергетики. Это связано с тем, что эти два направления можно считать наиболее развитыми отраслями нетрадиционной энергетической промышленности. Они отличаются компактностью, простотой производственного процесса, безопасностью и безвредностью в ходе эксплуатации. Им не свойственны радиоактивные излучения, неблагоприятные выбросы, необходимость транспортировки сырья и отходов, возможность тяжелой аварии и другие эксплуатационные недостатки, характерные для прочих видов энергетики. По этим причинам архитекторы нашли применение средствам солнечной и ветровой энергетики в непосредственной близости от человека, используя их в качестве элемнтов архитектурных сооружений. Характерной чертой ветряных и солнечных установок является то, что форма здания оказывает непосредственное влияние на эффективность их работы. Этот фактор заставил архитекторов прибегать к архитектурным решениям, улучшающим эксплуатационные характеристики энергетической системы проектируемого здания.