صناعة

أنظمة البناء والطاقة المتجددة

أنظمة البناء والطاقة المتجددة

سيارة رياضية كهربائية من طراز Tesla Roadster في مرآب سكني أمريكي [مصدر الصورة: ستيف جورفيتسون ، فليكر]

قامت مدينة دنفر في الولايات المتحدة مؤخرًا بتغيير رموز البناء الخاصة بها لتسهيل عملية شحن السيارات الكهربائية في المنزل وأرخص سعرًا لها. يُلزم شرط جاهزية السيارة الكهربائية الجديد جميع المنازل الجديدة ذات الأسرة الواحدة والدوبلكس في المدينة بدمج الأسلاك الكهربائية الصحيحة لمقابس السيارة الكهربائية (EV) في مرآبهم ، والحد الأدنى من المتطلبات هو القنوات الكهربائية المؤدية إلى اللوحة الكهربائية.

غالبًا ما يضطر أولئك الذين يعيشون في المنازل القديمة إلى حفر أو اختراق الجدران الحالية إذا كانوا يرغبون في تثبيت الأسلاك اللازمة لشواحن المركبات الكهربائية ، لكن المطلب الجديد سيسمح في المستقبل للمقيمين بتركيب مرافق الشحن بسهولة أكبر.

لم ينجح هذا الأمر بشكل جيد مع بناة المنازل ، الذين يشعرون بالقلق إزاء التكاليف الإضافية ، ولكن وفقًا لإدارة التخطيط والتنمية المجتمعية في دنفر ، يتم إدخال تغييرات جديدة على المباني ورموز الحريق بشكل متزايد حتى يتمكن أصحاب العقارات من تجديد ممتلكاتهم القديمة بدلاً من ذلك. من الاضطرار إلى هدمها. هذا يعني أن المباني في المستقبل لن تكون أكثر أمانًا فحسب ، بل ستكون أيضًا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بنسبة تصل إلى 25 بالمائة.

ساعد مشروع Southwest Energy Efficiency Project في دفع المتطلبات الجديدة للمركبات الكهربائية. قال كبير مساعدي النقل ، مايك سالزبوري ، إن ما يحاول المتطلب الجديد القيام به هو التأكد من أنه من السهل وغير المكلف نسبيًا لمالك منزل جديد تثبيت محطة شحن. يعتقد سالزبوري أن التكلفة الإضافية لبعض المنازل الجديدة ستكون ضئيلة ، في حين أن البعض الآخر قد يصل إلى مستوى يتراوح بين 200 و 300 دولار (142 جنيهًا إسترلينيًا إلى 213 جنيهًا إسترلينيًا) ، اعتمادًا على ما إذا كان المرآب متصل بالمنزل ومدى بعده عن الربط الكهربائي.

عندما جاء الاقتراح أمام لجنة كود البناء في دنفر ، والتي تضم ممثلين من صناعات التصميم والبناء ، وافقوا على الإجراء الجديد بالإجماع. يدخل المتطلب الجديد حيز التنفيذ الكامل في غضون ستة أشهر ، ولسوء الحظ بالنسبة لمجموعات المصالح الخاصة ببناء المنازل ، يبدو أنهم سيضطرون فقط إلى قبوله ، لأن العديد من المناطق الأخرى في الولايات المتحدة تعمل أيضًا على تغيير رموزها لتبني استعداد السيارات الكهربائية قواعد منازل الأسرة الواحدة ، بما في ذلك مقاطعة بولدر ؛ فانكوفر، كولومبيا البريطانية؛ لوس أنجلوس؛ والعديد من مدن كاليفورنيا الأخرى. كما وافقت بعض هذه المواقع على متطلبات تغطي التطورات السكنية متعددة العائلات.

Arapahoe Acres in Denver، Colorado [مصدر الصورة: جيفري بيل ، فليكر]

لوائح البناء (أو قوانين البناء في الولايات المتحدة) هي قواعد تحدد المعايير الدنيا للمباني والهياكل الأخرى. وتتمثل مهمتها الرئيسية في حماية الصحة العامة والسلامة والرفاهية وهي ملزمة قانونًا عندما تسنها الهيئات الحكومية. تهدف أيضًا إلى المساعدة في الحفاظ على الطاقة والطاقة ، ووضع الحد الأدنى من متطلبات الأداء وتنظيم الأداء الحراري للمباني بشكل عام. تم تشديد لوائح البناء في المملكة المتحدة في عام 2014 عندما أدخلت الحكومة "الجزء L" الذي يحكم كفاءة الطاقة في المباني. حل هذا إلى حد كبير محل قانون المنازل المستدامة ، الذي تم وضعه كمعيار وطني في عام 2007 وتخلت عنه لاحقًا حكومة التحالف.

يجب تطبيق المتطلبات التي تحددها لوائح البناء من قبل المهندسين المعماريين والمهندسين وشركات البناء ولكن يتم تعزيزها من قبل مفتشي المباني الخاصين والعلماء ومطوري العقارات والمقاولين من الباطن ومصنعي مواد البناء ، من بين آخرين. في المملكة المتحدة ، يلزم الحصول على موافقة على لوائح البناء لمعظم أعمال البناء في الدولة ، وفقًا لقانون البناء لعام 1984 أو قانون البناء (اسكتلندا) لعام 2003.

في كاليفورنيا ، تتطلب قوانين البناء الآن أن تكون جميع المباني السكنية الجديدة خالية من الطاقة بحلول عام 2020. وهذا في جوهره يتطلب من بناة المنازل تركيب أنظمة طاقة متجددة بحيث تبدأ المباني في توليد الطاقة بالإضافة إلى استهلاكها. وهذا يعني دائمًا تركيب الألواح الشمسية على السطح. ومع ذلك ، سيمكن هذا العملاء من خفض فواتير الطاقة الخاصة بهم وكذلك تقليل متطلبات الحمل على الشبكة. تتلاشى المخاوف الجمالية المتعلقة بمثل هذا البرنامج مع توفر الألواح الشمسية الجديدة ذات اللون الرمادي ويمكن تركيبها على السطح. علاوة على ذلك ، فإن Powerwall الجديد من Tesla وأنظمة التخزين الأخرى يعني أن نموذج المنفعة التقليدي ، الذي يعتمد بشكل كبير على الوقود الأحفوري ، قد بدأ بالموت ، أو سيتوقف في المستقبل القريب. لقد بدأ هذا بالفعل في الحدوث في أوروبا القارية ، حيث تم بالفعل إدخال الشبكات الذكية من أجل تحويل الشبكة بحيث يمكنها دمج الطاقة المتجددة بسهولة أكبر.

الألواح الشمسية التي يتم تركيبها على سطح Littlestown Veterinary Hospital في Littlestown ، بنسلفانيا [مصدر الصورة: وزارة الزراعة الأمريكية ، فليكر]

في المملكة المتحدة ، بينما تساعد لوائح البناء المباني على دمج أنظمة الطاقة المتجددة ، كانت هناك بعض الظروف التي تؤدي فيها في نفس الوقت إلى زيادة التكاليف. ينطبق هذا بشكل خاص على مجتمع الجزيرة في مجتمع جزيرة أوركني الاسكتلندي في فبراير حيث تم العثور على لوائح البناء الوطنية للحد من نطاق تركيب العزل في خصائص البناء الجديدة مما يؤدي إلى التثبيت غير الضروري لأجهزة الطاقة المتجددة ، أو تركيب الأجهزة الكبيرة جدًا مما يؤدي بدوره إلى زيادة التكلفة.

ظهرت سلسلة أخرى من المشاكل فيما يتعلق ببعض المباني التجارية في أماكن أخرى من المملكة المتحدة ، على الرغم من أن هذا يتعلق بتصميم وتشييد المباني أكثر من ارتباطه بلوائح البناء بشكل عام. في قطاع البناء التجاري ، هناك نقاش مستمر حول أفضل السبل لدمج أنظمة الطاقة المتجددة. وجدت الأبحاث الحديثة التي أجرتها Innovate UK ، وهي هيئة حكومية مقرها في سويندون تضم 250 موظفًا تم اختيارهم بشكل أساسي من شركات استشارية في مجال الطاقة ، أن المباني التجارية غالبًا ما تنتج ما معدله 3.8 مرة من الكربون أكثر مما كان متوقعًا في مرحلة التصميم ، على الرغم من أن العديد منها مجهزة أنظمة الطاقة المتجددة. فحصت الدراسة ست سنوات من البيانات من برنامج تقييم أداء المباني (BPE) الذي تبلغ قيمته 8 ملايين جنيه إسترليني ووجدت أن مبنى واحدًا فقط من المباني الخمسين التي تمت دراستها كان ينبعث منه كمية الكربون المسموح بها في تصميمه.

201 Bishopsgate في لندن [مصدر الصورة: مارتن فليكر]

تشمل هذه المباني 201 Bishopsgate ، وهو مكتب عالي المواصفات في مدينة لندن ، والذي يتكون من 14 طابقًا ومساحة أرضية تزيد عن 37000 متر مربع. مركز بلو بيل الصحي في ليفربول ؛ تم أيضًا تضمين Cheshire Oaks on the Wirral و Marks & Spencer ثاني أكبر متجر في الدراسة. يستخدم Marks & Spencer ثاني أكسيد الكربون لتبريد طعامه ولديه نظام استرداد الحرارة ومرجل الكتلة الحيوية للاستخدام في الشتاء.

أنتجت بعض المباني انبعاثات كربونية أعلى بشكل هامشي فقط ، لكن البعض الآخر أنتج انبعاثات تصل إلى 10 أضعاف معدل انبعاث المباني (BER). هذا هو الحساب الذي تتطلبه لوائح البناء والذي يلزم مصممي المباني والمطورين بحساب معدل BER جديد لكل مبنى جديد يقومون بتطويره. يعطي المعدل التقديري لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون لكل متر مربع من مساحة الأرضية من استخدام الطاقة بما في ذلك التدفئة والتبريد والتهوية والإضاءة.

يبدو أن المشكلة تدور حول تكامل التقنيات الجديدة ، لا سيما تكوين وتحسين أنظمة إدارة المباني (BMS). تشمل المشكلات النموذجية المشكلات المتعلقة بالصيانة والتحكم والقياس ، حيث تواجه بعض المباني صعوبات في غلايات الكتلة الحيوية والمصفوفات الكهروضوئية وسخانات المياه بالطاقة الشمسية. يمكن تفسير ذلك جزئيًا بالصعوبات التي يواجهها القائمون على التركيب نقص الخبرة عند تركيب التقنيات الجديدة في أنواع مختلفة من المباني.

ومع ذلك ، وجد تقرير Innovate UK أيضًا الكثير من الأمثلة حيث تم دمج التكنولوجيا بنجاح. هذا أمر مشجع ، نظرًا لأهمية قطاع البناء في هدف الحكومة لخفض الكربون بنسبة 80 في المائة بحلول عام 2050 ، والذي وجد التقرير أنه لن يكون من الممكن تحقيقه ما لم "تحدث ثورة في كيفية إنشاء الدولة للمباني وتشغيلها". ستستمر لوائح البناء أو قوانين البناء في أن تكون جزءًا مهمًا من هذه العملية ، مما يضمن ، جنبًا إلى جنب مع شهادات الصناعة المختلفة ، دمج أنظمة الطاقة المتجددة في المباني بطريقة آمنة بطريقة تجعل المبنى أكثر كفاءة بكثير من السابق في الحفاظ الطاقة وخفض الانبعاثات.

هذه هي النظرية على الأقل.


شاهد الفيديو: سمينار:: 1- حلول الطاقة الشمسية في المباني - Integrated Solar Systems Solutions in Smart Buildings (كانون الثاني 2022).