Потік енергії

Вартість енергії, що подається до будівель, залежить від двох факторів: попиту та пропозиції. Випадки, що описуються у цьому розділі та у цій книзі загалом, доводять, що значного скорочення використання енергії можна досягти шляхом застосування рішень, які потребують меншого, а дають більше. Використовуючи лише вище описані інновації, можна потенційно зменшити на 75-80 % потребу в електроенергії у будь-якій будівлі — від гімназії до дитячої кімнати. До цього можна ще додати дива холодного світла, що виробляється кальмарами і грибками, самоочищення, котре демонструють квітки лотоса, і консервацію тепла, яку здійснюють тунці. Технологія, яку демонструє піщана ящірка сцинк звичайний (лат. Scincus scincus), може зменшити тертя, що є фактором заощадження енергії, тому що наша неспроможність подолати чи зменшити тертя вимагає додаткової енергії. Як зазначалося вище, усі ці засоби і шляхи зменшення споживання енергії реальні і не загрожують нашому здоров’ю, на відміну від більшості сучасних матеріалів. Все це добре, але є ще кращі можливості.

Якщо ми розглянемо вищезгадану пропозицію, то будівля матиме величезний матеріал для виробництва власної енергії. Хоча тиску, що створюється звуком і шумом, буде недостатньо, щоб забезпечити енергією сучасні будинки з їхніми електронними пристроями, системами безпеки, комп’ютерними мережами, ліфтами та кондиціонерами, але ми можемо знову наслідувати природні системи, уважно ставлячись до усіх можливих пропозицій, навіть невеликих.

Часто ми схильні одразу робити вибір на користь використання сонячної енергії. Зокрема це стосується нових сонячних батарей на основі сенсибілізованого фарбника, принцип робити яких базується на реакції рослин на світло. На жаль, сонце сяє лише вдень. Хоча функція батарей — відновлювати електричну енергію, проте матеріал для їхнього виробництва потребує використання викопної руди і застосування високих температур, а тому збільшується загальне енергоспоживання. Найбільше джерело енергії має бути легкодоступним генератором енергії, можливо, таким джерелом, що піддає усю будівлю структурній компресії та вимагає міцності на розтяг, що переважає в дизайні. Часто у цій книзі ми згадували про велику силу тяжіння. Чому б не використати її в проектуванні та дизайні будівель?

Здійснюючи проектування будівель, можна було б поставити несучі конструкції будинку в межах кожного поверху на основу (фундамент), вкриту кварцовими кристалами, шовком або навіть цукровим очеретом. Було підраховано, що якщо здійснити таке базування (встановлення) несучих конструкцій на нанорозмірні кристали в десятиповерховому будинку, то загальна кількість енергії, яка буде отримана в результаті п’єзоелектричного ефекту, викликаного гравітацією, може досягати 6 000 кВт/год. Це досить непогано. Якщо кварцове джерело енергії точно розмістити на кожному поверсі, зазвичай під кожною з колон, то можна було б зробити електричну енергію доступною у всьому будинку, при цьому потреба в електричних дротах була б обмеженою. Це, в свою чергу, зменшує потребу використання міді, відповідно менше потрібно гірських рудників. Можливо, вистачить лише одного покоління для того, щоб схвалити і запровадити це у нових конструкціях. Якщо це досягнення науки таки можна буде втілити, то консервативна і ризикована будівельна індустрія зміниться на краще і будівлі вимагатимуть меншого обсягу інвестицій, а для їхнього утримання потребуватиме значно менше експлуатаційних затрат. Якщо при будівництві застосовувати бамбук у складі залізобетону, то будівля буде не тільки енергоекономічною, вона ще й зменшить емісію вуглекислого газу, оскільки вуглець, що виходить з цементу, поглинався б бамбуком. А це важлива річ!

Інше велике потенційне, проте не досліджене джерело — це використання локальних поривів вітру на зразок тих, що виникають навколо тіла зебри. Кожна велика будівля впливає на місцевий клімат, генеруючи турбулентність. Цю турбулентність можна навіть підсилити, використовуючи заплановані варіанти зовнішнього фарбування, яке б не лише відбивало сонячне світло, а й сприяло тому, що варіації темного та світлого кольору забезпечували б охолодження та генерування локальних потоків повітря. Немає сенсу ставити вітряк в центрі міста, бо він буде створювати багато шуму та не зможе вловити достатньо вітру. Але можна поставити низку вітряків міні- та мікророзмірів, які постійно б генерували енергію, при цьому для зниження рівня аеродинамічного спротиву та підсилення підйому кожен з таких вітряків був би оснащений тонкою поверхнею на зразок тих, що мають кити на своїх плавниках.

Вперше ці інновації застосував Френк Фіш у своїй канадській компанії “Whalepower” (дослівний переклад — «Міць кита»). Внаслідок різниці температур між тіньовою і сонячною поверхнями на кожному боці будівлі виникає вітер. Таким чином забезпечується генерування постійного струму. Прості двигуни, що приводяться в рух під дією вітру, зменшують потребу в батареях і забезпечують нас енергією за рахунок використання потоків вітру, які виникають лише від наявності самої будівлі. На ринку багато прикладів творчого дизайну вітрової турбіни, які є не лише ефективними, а й ергономічними. Наприклад, турбіна, розроблена Вальтером Пресцом з компанії “FloDesign”, працює під дією вихрових потоків повітря.

Це потужне потенційне джерело енергії. Типовий десятиповерховий будинок може бути обладнаний тисячею маленьких вентиляторів. Якщо лопаті цих вентиляторів зроблені настільки ефективно, щоб бути більш схожими на, так би мовити, уловлювачі турбулентності, ніж просто на пропелер літака, то можна отримувати енергію аж до рівня 50 кВт/год. Це ще одне доречне рішення у сфері пропозиції енергії. Якщо використовувати турбіни “FloDesign”, то одночасно можна ще й отримувати воду з повітря.

Кожна людина, яка знаходиться в приміщенні, щогодини генерує приблизно 60 Вт електричної енергії. Як бачимо, людина також є джерелом енергії. Технологія, розроблена в Інституті Фраунгофера, дозволяє вловлювати цю енергію, якщо між тілом людини та датчиком є температурна різниця всього в півградуса. Якщо ця технологія стане комерційно доступною – вона дозволить нам зробити у дизайні будівель ще один крок до самодостатньої стійкості. Чим більше людей всередині будинку — тим менше потрібно додаткової енергії. Будинок з тисячею мешканців за 8-10 годин щодня може генерувати приблизно 60 кВт/год. упродовж робочих годин. Якщо цю енергію ефективно трансформувати, то вона може забезпечити роботу комп’ютерів у всій будівлі. Завтра така технологія може працювати у великих офісних будівлях і генерувати значну кількість додаткової енергії для локального споживання. Дуже низькі витрати в експлуатації переконають прогресивних архітекторів враховувати в дизайні будівель потоки звуку, тиску, температур і мікропотоки вітру для оптимального генерування та використання енергії. Наукове обґрунтування вже є. Що потрібно далі? Підприємницькі зусилля для того, щоб комплект цих інновацій був застосований у цілому в дизайні.

Посилання на основну публікацію