| شیوا سعیدی | گروه اقتصادی شهروند |
در دنیایی زندگی می‌کنیم که سوخت‌های فسیلی هر روز کمیاب‌تر می‌شوند و از سوی دیگر جمعیت جهان درحال ازدیاد است، به‌طوری که از مرز 7میلیارد نفر گذشته است. همچنین تاثیرات گازهای گلخانه‌ای روی آب و هوا و انسان‌ها، کارشناسان و دانشمندان را به فکر راه‌های کاهش مصرف انرژی فسیلی و استفاده از انرژی‌های پاک انداخته است. هرچند واحدهای صنعتی، گازهای گلخانه‌ای زیادی منتشر می‌کنند، اما شهرها و ساختمان‌ها نیز تأثیر زیادی در این امر دارند. در همین راستا کانسپت‌هایی(ایده‌های تجاری) برای کاهش مصرف به وجود آمد که یکی از آنها ساختمان‌های ZNE است . ساختمان‌های ZNE (Zero net ( energy building اصطلاحا «انرژی صفر» یا سازه‌هایی هستند که مصرف ناخالص انرژی آنها صفر است. به بیان دیگر، میزان کل انرژی مصرف‌شده درمبنای سالانه ساختمان به سختی با میزان انرژی قابل تجدید خلق شده در محل برابری می‌کند. با این وجود هنوز هم گازهای گلخانه‌ای تولید می‌کنند. زیرا در روزهای ابری یا غیربادی، یا شب هنگام که خورشید نمی‌تابد یا روزهای سرد زمستانی، از شبکه انرژی معمول استفاده می‌کنند. به همین دلیل اغلب خانه‌های ZNE هنوز هم نیمی از انرژی خود را از شبکه برق محلی دریافت می‌کنند. البته خانه‌هایی هم ساخته می‌شوند که انرژی تولیدی‌شان مازاد برمیزان مصرفشان است. به‌طور معمول ساختمان‌های سنتی 40درصد کل سوخت فسیلی در اروپا و آمریکا را مصرف و بیشترین میزان گازهای گلخانه‌ای را منتشر می‌کنند. اصول انرژی مصرفی ناخالص صفر به‌عنوان ابزاری به‌کار گرفته می‌شود تا انتشار گازهای کربنی و وابستگی به سوخت‌های فسیلی را بکاهد. با این وجود چنین خانه‌هایی هنوز هم در کشورهای توسعه نیافته بسیار غیرمعمول هستند، اما آگاهی مردم درباره آنها درحال افزایش است.
تولید و تجدید انرژی در خانه شما
اغلب ساختمان‌های ZNE از شبکه الکتریسیته برای ذخیره انرژی استفاده می‌کنند، اما برخی مستقل از آن هستند. انرژی به‌طور معمول در مکان، تولید و از طریق ترکیب فناوری‌های انرژی مانند خورشید و باد جمع‌آوری می‌شود. هدف انرژی صفر هر روز بیشتر عملیاتی می‌شود. زیرا هزینه‌های فناوری انرژی پاک درحال کاهش و سوخت‌های فسیلی درحال افزایش است. توسعه ساختمان‌های انرژی صفر تنها از طریق انرژی‌های جدید و فناوری‌های ساخت‌وساز پیشرفت نمی‌کند، بلکه تحقیقات آکادمیک نیز در رشد آن تأثیر داشته است.
زیرا داده‌های دقیق عملکرد انرژی در ساختمان‌های سنتی و تجربی را جمع‌آوری می‌کند و پارامترهای عملکرد برای مدل‌های پیشرفته رایانه را فراهم می‌کند تا کارآمدی طرح‌های مهندسی را بسنجد. همچنین این ساختمان‌ها بخشی از یک شبکه هوشمند محسوب می‌شوند. برخی از مزایای آنها عبارتند از یکپارچه‌سازی منابع انرژی تجدیدپذیر، یکپارچه‌سازی دستگاه‌های الکتریکی و اجرای مفاهیم انرژی صفر. کانسپت انرژی صفر طیف وسیعی از روش‌ها را در برمی‌گیرد که گزینه‌های مختلفی برای تولید و حفظ انرژی درخصوص هزینه، انرژی یا انتشار گازهای کربنی همراه دارد.
راهکارهای صرفه‌جویی انرژی در ساختمان
گام‌های صرفه‌جویانه برای کاهش مصرف انرژی ساختمان معمولا طی فرآیند طراحی اتفاق می‌افتد. برای دستیابی به مصرف انرژی کارآمد، طرح‌های انرژی صفر از عملکردهای سنتی ساخت‌وساز فاصله می‌گیرد. طراحان این ساختمان‌ها معمولا از شیوه‌های جمع‌آوری انرژی خورشیدی یا شرایط مصنوعی استفاده می‌کنند. نور و گرمای خورشید، باد و خنکی زمین زیرساختمان می‌تواند روشنایی و دمای مناسب را با حداقل ابزارهای مکانیکی داخل خانه‌ها فراهم کند. این خانه‌ها معمولا با استفاده از گرمای جمع‌آوری شده خورشیدی و سایه‌اندازی در ترکیب با توده گرمایی تغییرات دمایی در سراسر روز را فراهم می‌کنند. تمام فناوری‌های موردنیاز برای ساختمان‌های انرژی صفر امروزه به‌طور محدود فراهم هستند.
کاهش مصرف با شبیه‌سازی سه‌بعدی
شبیه‌سازی‌های سه‌بعدی ساختمان فراهم شده‌اند تا مشخص شود چگونه یک ساختمان با طیفی از طرح‌های متغیر مانند جهت‌یابی ساختمان (موقعیت روزانه و فصلی ساختمان در برابر خورشید)، انواع در و پنجره و جای گذاری آنها، نوع عایق‌بندی و ارزش‌های عناصر ساختمان، جهت جریان هوا، کارآمدی گرما، خنک‌سازی، نورپردازی و تجهیزات دیگر را می‌توان کم‌مصرف کرد. این شبیه‌سازی‌ها به طراحان کمک می‌کند قبل از آن‌که ساختمان ساخته شود، پیش‌بینی کنند عملکرد آن چگونه خواهد بود. به این ترتیب آنها می‌توانند تحلیلی دقیق از وضع مالی و اقتصادی ساختمان داشته باشند.
خانه‌های انرژی صفر
در این نوع ساختمان‌ها از ویژگی‌های متعدد صرفه‌جویی در انرژی استفاده می‌شود. بارهای گرمادهی و سرمادهی با استفاده از تجهیزات با قابلیت صرفه‌جویی، افزایش عایق، پنجره‌های مناسب، تهویه طبیعی و تکنیک‌های دیگر کاسته می‌شوند. با توجه به آب و هوای منطقه موردنظر این ویژگی‌ها تغییر می‌کنند. بارهای گرمادهی به آب را می‌توان با استفاده از ابزارهای کاهنده، واحدهای بازیابی گرما در آب‌های دورریز کاست. علاوه‌بر این نورخورشید در آسمان یا لوله‌های خورشیدی، 100درصد روشنایی روز را در خانه تأمین می‌کنند. روشنایی شب نیز به‌طور معمول با لامپ‌های «فلورسنت» و «ال‌ای‌دی» تأمین می‌شود که انرژی مصرفی آن حدود یک سوم لامپ‌های معمولی است و گرمای ناخواسته نیز تولید نمی‌کند. می‌توان از روش‌های دیگر برای دستیابی به ساختمان‌های انرژی صفر (با توجه به آب‌وهوای منطقه) بهره‌گیری از زمین ساختمان، عایق‌بندی دیوارها با استفاده از سازه‌های مناسب، پانل‌های پیش‌ساخته دیواری و مصالح خاص برای سقف استفاده کرد که در فصل‌های مناسب امکان ایجاد سایه را فراهم کند.
استفاده از موتور یخچال برای گرمایش خانه
اغلب اوقات این ساختمان‌ها طوری طراحی می‌شوند تا از انرژی‌ها به دو شکل استفاده کنند. مثلا استفاده از گرمای یخچال برای گرمادهی به آب داخل خانه، تهویه هوا و مبدل‌های گرمای حمام، دستگاه‌های داخل دفتر کار و سرورهای رایانه از جمله این موارد هستند. این ساختمان‌ها از انرژی گرمایی استفاده می‌کنند که ساختمان‌های معمولی آن را هدر می‌دهند. همچنین آنها از تهویه‌های بازیافت گرما، بازیافت گرمای آب داغ، ترکیب گرما و انرژی و واحدهای چیلر جذبی نیز استفاده می‌کنند.
احداث شهرهای انرژی صفر
محله‌های انرژی صفر مانند BedZED در انگلیس و نمونه‌هایی که در کالیفرنیای آمریکا و چین درحال گسترش است، از طرح‌های نوآوری استفاده می‌کنند. این امر در برخی موارد شامل گرمادهی منطقه‌ای، آب سرد منطقه‌ای، توربین‌های بادی مشترک و... می‌شود. درحال حاضر برنامه‌هایی برای استفاده از فناوری‌های ZEB برای ساختن شهرهایی است که انرژی صفر هستند.
ساختمان‌هاي انرژی صفردر سراسر جهان چه وضعیتی دارند
بین سال‌های 2008 تا 2013 محققانی از استرالیا، اتریش، بلژیک، کانادا، دانمارک، فنلاند، فرانسه، آلمان، ایتالیا، کره‌جنوبی، نیوزلند، نروژ و پرتغال درباره خانه‌های خورشیدی انرژی، تحقیقات بسیاری انجام داده‌اند. در این زمینه کشور آمریکا بسیار پیشرو است و سرمایه کلانی را به این بخش اختصاص داده است. همچنین کشورهای مختلف برنامه‌هایی را برای خانه‌های انرژی صفر در دستور کار دارند که به آن اشاره می‌کنیم:
ایران: در سال 2011 شرکت «خانه پایش نیرو» در نتیجه همکاری شرکت «مهندسی مشاور فجر توسعه» و موسسه «خانه‌های سبز ونکوور» نخستین خانه انرژی صفر را در ایران ساخت. نمونه‌ای از نسل ساختمان‌های اداری انرژی صفر، برج 24 طبقه OIIC(شرکت سرمایه‌گذاری صنعت نفت) است. این برج از انرژی‌های بادی و خورشیدی کمک می‌گیرد و شرکت «راه گستر نفت» در تهران آن را مدیریت می‌کند.
بلژیک: انجام فرآیند صفر کردن انرژی درشهر لون تا سال 2030
کانادا: بنیاد ائتلاف خانه‌های انرژی صفر یک اتحادیه برای ساخت خانه‌های این‌چنینی است و بنیاد وام مسکن و خانه‌سازی مسئول بررسی پروژه‌های مرتبط این کشور از سال 2008 تاکنون بوده است.
چین: نمونه جدید آن ساختمان تجاری 71 طبقه «پرل ریور تاور» است که در سال 2009 افتتاح شد.
دانمارک: ایجاد مرکز تحقیقاتی درباره ساختمان‌های انرژی صفر در سال 2009
آلمان: دانشگاه پلی‌تکنیک «دارم اشتات» برنده جایزه نخست مسابقه بین‌المللی طرح انرژی صفر 2007 شد. علاوه‌بر این تأسیس موسسه «فرانهوفر» برای سیستم‌های انرژی خورشیدیISE ازجمله این پروژه‌هاست.
هند: نخستین ساختمان انرژی صفر هند «ایندرا پاریاواران باوان» است که در دهلی‌نو قرار دارد.
ایرلند: در سال 2005 شرکت Scandinavian Homes نخستین خانه‌های انرژی صفر استاندارد دنیا را در ایرلند افتتاح کرد.
مالزی: در اکتبر 2007 مرکز انرژی مالزی به طرز موفقیت‌آمیزی توسعه و ساخت ساختمان PTMانرژی صفر را تکمیل کرد. این ساختمان طوری طراحی شده بود که روزانه فقط 286 کیلووات برساعت انرژی مصرف کند.
امارات متحده عربی: «شهر مصدر» در ابوظبی