Wykorzystanie wilgotności w budynkach o zerowym zużyciu energii netto
Zużycie energii związane z eksploatacją budynków odpowiada za około 30 % zużycia energii na świecie. Rozwój technologii budynków o zerowym zużyciu energii netto, wytwarzających tyle energii, ile zużywają, może zatem mieć znaczący wpływ na efektywność energetyczną i pomóc Europie w osiągnięciu celów zakładających ograniczenie zużycia energii netto do zera. Finansowany ze środków Unii Europejskiej projekt SSHARE miał przyczynić się do osiągnięcia tych założeń poprzez opracowanie innowacyjnej technologii przegród zewnętrznych budynku. Założenie tej koncepcji polega na tym, że pokrywająca ściany zewnętrzne powłoka może w zależności od pory roku ogrzewać lub chłodzić budynek wykorzystując jedynie wilgoć atmosferyczną jako źródło energii cieplnej i elektrycznej. „Zaczęliśmy pracować nad tą koncepcją ponad 10 lat temu”, wyjaśnia Andriy Lyubchyk, koordynator projektu SSHARE ze spółki COFAC (strona w języku portugalskim) w Portugalii. „Opracowaliśmy rozwiązanie wykazujące słuszność założeń koncepcji w ramach pierwszego finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu HUNTER, udało nam się także wykazać, że jesteśmy w stanie przetworzyć wilgoć atmosferyczną w energię elektryczną”.
Ciągła adsorpcja i parowanie wody
Jak wyjaśnia Lyubchyk, następnym krokiem była próba wykorzystania nowej technologii w celu opracowania nowego rozwiązania na potrzeby budynków, które byłoby w stanie działać w normalnych warunkach atmosferycznych. Taki był główny cel projektu SSHARE, wspieranego w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie”. Zespół projektowy wykorzystał płytę z krzemianu wapnia zawierającą rurki opracowane przez badaczy Uniwersytetu Balearów, która umożliwia przepływ gorącej wody. Rurki te zawierają małe otwory, które umożliwiają rozprowadzanie wody po jednej stronie płyty. „Płytki krzemianowe charakteryzują się ogromną pojemnością adsorpcyjną”, zauważa Lyubchyk. „Płyta o wadze 10 kilogramów może wchłonąć 20 kilogramów wody". Strona płyty znajdująca się przy ścianie budynku jest stale wilgotna, podczas gdy druga strona jest wystawiona na działanie temperatury otoczenia. Gdy temperatura otoczenia wzrasta, zgromadzona w płytach woda zaczyna odparowywać. „Sposób działania rozwiązania jest analogiczny do termoregulacji ludzkiego organizmu w wyniku pocenia się, czyli procesu desorpcji wody. W skrócie – pomaga budynkowi się ochłodzić”, dodaje Lyubchyk. „Zachodzi ciągły proces adsorpcji i parowania wody, zależny od temperatury otoczenia na zewnątrz”. Zespół zastosował w rozwiązaniu samowystarczalny mechanizm pompy wodnej, aby zapewnić ciągłe ogrzewanie i chłodzenie budynków. Cała koncepcja została przetestowana przy użyciu paneli o powierzchni 1 metra kwadratowego, co pozwoliło także na udowodnienie wykonalności rozwiązania.
Konkurencyjny system wytwarzania energii
Lyubchyk jest przekonany, że opracowane przez zespół rozwiązanie okaże się konkurencyjne nie tylko w obszarach ogrzewania i chłodzenia budynków, ale także wytwarzania energii elektrycznej. „Wierzę, że pewnego dnia znajdzie zastosowanie w branży budowlanej”, mówi. „Wystarczy wyobrazić sobie cały budynek pokryty panelami generującymi energię. Byłby to nie tylko budynek o zerowym zużyciu energii netto, ale wręcz elektrownia. Marzę o tym, by samochody elektryczne zaparkowane w garażu podziemnym mogły być automatycznie ładowane energią elektryczną generowaną przez sam budynek”. Lyubchyk i jego współpracownicy założyli nową spółkę, której celem jest skupienie się na uzyskaniu ochrony patentowej rozwiązania i jego komercjalizacji.
Przetwarzanie wilgoci atmosferycznej w energię elektryczną
Zespół rozwija również niektóre aspekty technologii opracowanej w ramach projektu SSHARE. W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu CATCHER Lyubchyk i jego współpracownicy badają, w jaki sposób energia pozyskana w wyniku przetwarzania wilgoci atmosferycznej może trafić do sieci energetycznej. „Skupiamy się na zwiększeniu sprawności procesu przetwarzania”, wyjaśnia. „Opracujemy w tym celu kilka prototypów rozwiązań generujących energię elektryczną tylko z wilgoci atmosferycznej". Takie rozwiązanie będzie stanowiło zupełnie nowe źródło energii odnawialnej, ugruntowujące czołową pozycję Europy w sektorze zielonej energii.
Słowa kluczowe
SSHARE, zerowe zużycie energii netto, energia, odnawialna, atmosferyczna, elektryczność, adsorpcja
