Dom samowystarczalny - jak się go buduje i w jaki sposób działa?

Wyższe koszty budowy, są rekompensowane przez oszczędności w eksploatacji budynku autonomicznego. Poza tym postęp sprawia, że to co było kiedyś rozwiązaniem tylko dla wybranych, dziś jest już dostępne na dużo większą skalę.

Dom samowystarczalny - jak się go buduje i w jaki sposób działa?

Dom autonomiczny buduje się inaczej niż tradycyjny. Przede wszystkim samowystarczalność oznacza, że ma on być niezależny od kanalizacji, wodociągów, a przede wszystkim zewnętrznego przesyłu energii i ciepła. Dlatego buduje się go użyciem nowoczesnych technologii i w miejscach, gdzie ich potencjał będzie mógł być w 100% wykorzystany. Po zakończeniu takiej inwestycji człowiek może cieszyć się nie tylko niezależnością, ale i bliskim kontaktem z naturą.

Dom samowystarczalny - w jaki sposób działa?

W czasie, kiedy rachunki za media stały się jednym z najbardziej gorących tematów w przestrzeni publicznej, uchodząca za utopijną idea domu samowystarczalnego ponownie zyskuje zainteresowanie. Samowystarczalności budynku nie należy mylić z innymi standardami energetycznymi. Innymi słowy, to nie to samo, co dom energooszczędny, dom ekologiczny czy dom pasywny. Termin samowystarczalny oznacza bowiem, to że energia potrzebna na oświetlenie, ogrzewanie i dostęp do ciepłej wody jest wytwarzana przez sam budynek – oczywiście przy udziale określonych technologii. Technologie te umożliwiają natomiast korzystanie z odnawialnych źródeł energii. Istotą zrozumienia sposobu działania w tego rodzaju budownictwie, jest wiedza o tym, że dom autonomiczny energetycznie pobiera energię wyłącznie wtedy, gdy jest ona potrzebna. Dlatego w naszych szerokościach geograficznych tego rodzaju budynek wyposaża się w systemy magazynowania energii. Za pierwszy na świecie dom samowystarczalny, uważa się budynek powstały pod koniec XX wieku we Fryburgu. To projekt zrealizowany przez architekta Rolfa Discha. Dom jest heliotropem co oznacza, że produkuje więcej energii niż jej zużywa, a to nie wszystko. Nie emituje on żadnych szkodliwych związków chemicznych, nie korzysta ze źródeł konwencjonalnych i do maksimum wykorzystuje naturalne światło i ciepło słoneczne.

Co charakteryzuje dom niezależny energetycznie?

Tego rodzaju budynek, w pełni samowystarczalny dom produkuje ciepło i energię elektryczną na pokrycie własnych potrzeb, a poza tym jest niezależny od wodociągów czy kanalizacji. Dlatego może zostać wzniesiony w terenie niezurbanizowanym lub w miejscu całkowicie odciętym od cywilizacji. Dzięki technologii to już nie jest sci-fi, to realna możliwość, z której coraz chętniej korzysta człowiek.

Technologie wykorzystywane w domu samowystarczalnym

Czy można być samowystarczalnym energetycznie? By dom mógł charakteryzować się dodatnim bilansem energetycznym przede wszystkim musi posiadać zdolności wytwarzania energii elektrycznej. Najbardziej oczywistym źródłem jest słońce i niezbędna do wykorzystania tego źródła fotowoltaika. Coraz większą popularnością cieszą się również małe elektrownie wiatrowe. Słońce i wiatr nie użyczają swoich zasobów ze stałą intensywnością, dlatego dom samowystarczalny energetycznie wyposaża się również w system magazynowania energii, w których kumuluje się wyprodukowane nadwyżki. W ten sposób można je swobodnie używać nocą i gdy pojawiają się chwilowe deficyty w bezpośrednio produkowanej energii. Ciepło i dostęp do ciepłej wody użytkowej umożliwi pompa ciepła i opcjonalnie bufor ciepła. W przypadku tych urządzeń dostęp do naturalnych źródeł energii nie jest limitowany. Ciepło skupione w gruncie czy powietrzu jest stale dostępne. Autonomia energetyczna budynku w dużej mierze zależy również od technologii w jakiej zostanie on wybudowany, w jakim sposób zostanie zaizolowany. Ta niezależność i samowystarczalność, jak już wyżej wspomniano, musi mieć jednak nie tylko charakter energetyczny. Tego rodzaju budynek musi mieć zapewnione również własne ujęcie wody pitnej, czyli studnię oraz być podłączony do własnej oczyszczalni. Idea oszczędnego gospodarowania zasobami naturalnymi zakłada także ponowne wykorzystanie tzw. szarej wody z oczyszczalni do celów gospodarczych. Samowystarczalne budynki to nie tylko fotowoltaika, ale i szereg innych technologii. Warto to podkreślać, bo nie dla wszystkich musi to być takie oczywiste.

Odnawialne źródła energii w domu samowystarczalnym

To podstawowa i tak naprawdę jedynie dopuszczalna opcja. Dom nie może ingerować negatywnie na stan środowiska naturalnego. Dlatego energię i ciepło pozyskuje się w nim z odnawialnych źródeł. Prócz wykorzystania fotowoltaiki, która omówiona zostanie w dalszej części artykułu wykorzystuje się pompy ciepła, bufory ciepła, rekuperatory z odzyskiem ciepła czy mikrobiogazownie, które są doskonałą opcją szczególnie dla osób prowadzących działalność rolniczą.

Bufor ciepła to sprawdzony sposób na magazynowanie energii i jej późniejsze wykorzystanie do pozyskania ciepłej wody użytkowej i ogrzewania, jeśli bazuje ono na obiegu wody. Zastosowanie bufora ciepła stabilizować może pracę pompy ciepła poprzez ograniczenie częstotliwości jej załączania.

A jeśli o pompie ciepła mowa, to jej działanie na zasadzie odwrotności działania lodówki pozwala pozyskiwać stabilnie niewyczerpywalną energię z otoczenia gruntów lub powietrza. W ten sposób ilość dostarczonego przez pompę ciepła jest wysoka w stosunku do zużytej energii elektrycznej. Energię z powietrza odzyskują również rekuperatory.

• Czytaj też: Ile prądu zużywa pompa ciepła?

Mikrobiogazownie o uproszczonej konstrukcji modułowej tak aby dało się ją szybko zainstalować i użytkować bez specjalistycznej wiedzy to 2 kontenery. W jednym przeprowadzana jest fermentacja mokrego substratu najczęściej odchodów zwierzęcych. W drugim dochodzi do produkcji energii, zazwyczaj w układzie kogeneracyjnym (ciepło oraz elektryczność).

Ile energii potrzebuje dom?

I tu musi paść najbardziej nielubiana przez zainteresowanych odpowiedź. To zależy. Zależy od bardzo wielu czynników, a są nimi między innymi: strefa klimatyczna, w której znajduje się nieruchomość, technologia w jakiej zbudowano budynek, rodzaj zastosowanego ocieplenia, wybór sposobu ogrzewania i podgrzewania ciepłej wody użytkowej, sposób pozyskiwania energii elektrycznej i wentylowania pomieszczeń. Podstawowe wyróżniane standardy energetyczne mówią o:

• domu energooszczędnym;
• domu pasywnym;
• domu zeroenergetycznym;
• domu plusenergetycznym, czyli w praktyce omawianym w artykule domu samowystarczalnym.

Energooszczędność w przypadku budynku oznacza 70% zapotrzebowania na energię w stosunku do obliczeń przyjętych dla budownictwa tradycyjnego.

Pasywność jest z kolei równoznaczna z 30% zapotrzebowaniem na energię, jeśli przyjmie się za punkt wyjścia domy stawiane w technologiach tradycyjnych.

Zero i plusenergetyczność oznaczają, że dzięki rozwiązaniom technologicznym dom jest w stanie wyprodukować całą potrzebną mu energię lub wyprodukować więcej magazynując ją na przyszłość bądź kierując do publicznych sieci przesyłowych.

Różnica między budynkami ekologicznymi a tradycyjnymi

Taka jest właśnie główna różnica pomiędzy budynkami ekologicznymi, a tradycyjnymi. Możliwość samodzielnego wytworzenia, zmagazynowania i tym samym zapewnienia sobie energii do samodzielnego funkcjonowania, a to wszystko bez ingerencji w otaczający budynek ekosystem. Ta ekologiczność w przypadku budynku samowystarczalnego idzie jeszcze dalej i pozwala na niezależność oraz odcięcie się od zewnętrznych źródeł energii i systemów wodociągowych czy kanalizacji.

Projekt domu samowystarczalnego

Na świecie stworzono już wiele projektów domów autonomicznych i równie wiele z nich wcielono z powodzeniem w życie.

W roku 1994 w niemieckim Fryburgu powstał wspomniany już wyżej heliotrop projektu Rolfa Discha. Budynek by łatwiej mógł produkować i akumulować energię z jednej strony jest całkowicie zabudowany i zaizolowany, a z drugiej przeszklony. Dodatkowo wyposażono go w technologię umożliwiającą jego obracanie w kierunku słońca i optymalne wykorzystywanie operacji słonecznej.

Polscy architekci i inżynierowie również tworzą projekty domów autonomicznych. Dom samowystarczalny za 150 tys. to pomysł, który powstał i jest realizowany nad Wisłą. Dom ma charakter modułowy, co pozwala nie tylko ograniczać koszty budowy, ale i znacząco przyspieszyć jego wznoszenie. Prócz paneli fotowoltaicznych wyposażono go również m.in. w wentylację z odzyskiem ciepła.

Natomiast w Zjednoczonych Emiratach Arabskich wybudowano pierwsze na świecie miasto o zerowej emisji dwutlenku węgla i zerowej produkcji odpadów. Masdar City.

Instalacje fotowoltaiczne jako tanie źródło ekologicznej energii

Samowystarczalność budynków jest możliwa do uzyskania dzięki wielu dostępnym obecnie technologiom, ale kluczową rolę pełni w śród nich fotowoltaika i pozyskiwanie energii ze słońca. Zjawisko fotowoltaiczne zachodzące przy udziale promieniowania słonecznego i półprzewodników obecnych w panelach fotowoltaicznych doprowadza, do bardzo efektywnego powstawania dużych ilości „czystej” energii elektrycznej, która może być równie efektywnie magazynowana. Technologia fotowoltaiczna rozwija się od lat, a jej nieustannie udoskonalanie sprawia, że uzyski energii są coraz większe. Od polikryształów przez monokryształy, po techniczne rozwiązania halfcut, Shingled, człowiek jest w stanie coraz lepiej eksploatować docierające do Ziemi promieniowanie słoneczne.

Jakie są ograniczenia w budowie domu samowystarczalnego?

Budownictwo samowystarczalne ma swoje niepodważalne zalety, ale również ma swoje ograniczenia i przede wszystkim są nimi pieniądze. Budowa domu samowystarczalnego, to dużo wyższa cena za materiały budowlane, instalacje i samą robociznę. Budynek muszą wznosić bowiem osoby, które znają i rozumieją ideę domu autonomicznego oraz potrafią ją zastosować w praktyce. Wyższe koszty budowy mogą i zwykle są związane także z koniecznością wyboru nie tylko określonych zaawansowanych technologii, ale i lokalizacji. Tak aby dom był właściwie ustawiony względem stron świata i mógł w pełni wykorzystywać potencjał słońca i/lub wiatru, by mogły powstać studnie i przydomowe oczyszczalnie.