Ten nowy dwupiętrowy dom służy jako żywe laboratorium dla badaczy z Western University, którzy testują system całkowicie eliminujący konieczność korzystania z paliw kopalnych. Pierwsze wyniki są na tyle zachęcające, że mogą przekonać nawet największych sceptyków. Zwłaszcza że w przeciwieństwie do wielu akademickich eksperymentów, ten projekt ma bardzo praktyczny wymiar. W budynku mieszka z rodziną Jaime Crncich, prezes firmy budowlanej Magnus Homes, który na co dzień współpracuje z zespołem naukowców. Całe przedsięwzięcie ma udowodnić, że zerowe zużycie energii netto to nie futurystyczna wizja, ale realny cel dla przeciętnych właścicieli domów.
Gdy słońce chowa się za chmurą, ten dom dopiero zaczyna działać
Podstawę systemu stanowi połączenie trzech sprawdzonych rozwiązań, które jednak dopiero w tej konfiguracji zostały przetestowane w kanadyjskich warunkach klimatycznych. Panele fotowoltaiczne na dachu współpracują z pompą ciepła i baterią termiczną, tworząc zamknięty obieg energetyczny. Kluczowym elementem tego całego systemu okazała się właśnie bateria termiczna wykorzystująca materiały zmiennofazowe, a więc specjalne sole i woski, które magazynują znaczną ilość ciepła podczas zmiany stanu skupienia. Rozwiązuje ona podstawowy problem energii słonecznej, a więc to, jak wykorzystać energię wyprodukowaną w słoneczny dzień do ogrzewania nocą lub podczas pochmurnych dni. Materiały zmiennofazowe przechowują ciepło znacznie efektywniej niż tradycyjne zbiorniki wodne, zajmując przy tym mniej miejsca i utrzymując stabilniejszą temperaturę.
Czytaj też: Twoja pompa ciepła może nie mieć prawa działać w Polsce. Kontrole techniczne to kwestia czasu
Dzięki baterii termicznej udało się zwiększyć autokonsumpcję energii słonecznej o 60 procent, co oznacza, że dom wykorzystuje znacznie więcej wyprodukowanej na miejscu energii, zamiast oddawać ją do sieci. Ma to kluczowe znaczenie dla ekonomiki całego systemu, ponieważ energia zużyta na miejscu zawsze ma wyższą wartość niż ta sprzedana do sieci po niższych stawkach. Warto też wspomnieć, że tradycyjne baterie/akumulatory elektryczne, które mogłyby być ładowane w takim systemie, są dwukrotnie droższe w eksploatacji niż magazyny termiczne, a na dodatek znacznie bardziej skomplikowane oraz podatne na zużycie w toku działania.
Najbardziej imponująco wypada jednak efektywność pomp ciepła w takim układzie. Kierujący projektem profesor Joshua Pearce z Western University stwierdził, że w grę wchodzi ponad 300-procentowa wydajność, co w praktyce oznacza, że każda jednostka energii elektrycznej wytwarza trzy jednostki ciepła. Ma to stanowić czterokrotnie lepszy wynik niż w przypadku tradycyjnego ogrzewania elektrycznego.
Czy teraz każdy dom będzie miał fotowoltaikę, pompę ciepła i baterię termiczną?
Mimo obiecujących wyników droga do powszechnego zastosowania tej technologii nie jest prosta. W Kanadzie zatwierdzenia regulacyjne dla pomp ciepła i baterii termicznych są stosunkowo świeże, co oznacza, że wielu instalatorów wciąż nie posiada doświadczenia w pracy z tymi systemami. Dodatkowo większość kanadyjskich domów nie spełnia nawet obecnych standardów izolacji termicznej, co obniża efektywność każdego systemu grzewczego.
Czytaj też: Jedziesz, a “paliwa” nie ubywa. Każdy z nas może przejechać się “drogą przyszłości”
Tradycyjnie największą barierą pozostają koszty początkowe, bo instalacja paneli słonecznych, pompy ciepła i baterii termicznej to wydatek rzędu dziesiątek tysięcy dolarów. Z drugiej jednak strony inwestycje w fotowoltaikę działają jak zabezpieczenie przed inflacją. Podczas gdy ceny energii z sieci rosną z roku na rok, koszty produkcji własnej energii pozostają stałe po spłaceniu początkowej inwestycji. Z kolei same oszczędności na rachunkach za energię nie podlegają opodatkowaniu, co dodatkowo zwiększa realną stopę zwrotu.
Badacze mają wielkie cele i nadzieje
Zespół z Western University planuje monitorować dom przez cały rok, aby zebrać dane z pełnego cyklu sezonowego. Jeśli system sprawdzi się podczas mroźnej kanadyjskiej zimy, będzie to mocny argument za jego wdrożeniem w innych regionach o podobnym klimacie. Docelowo naukowcy chcą rozszerzyć projekt na kolejne domy w Kanadzie, a następnie na całym świecie. Dlatego też sama technologia została zaprojektowana jako skalowalna i możliwa do zainstalowania w istniejących budynkach z minimalnymi modyfikacjami. Jest to o tyle istotne, że większość emisji w nadchodzących dekadach będzie pochodzić z domów, które już stoją, a nie z nowych inwestycji.
Czytaj też: Rekordy rekordami, ale liczy się trwałość. Fotowoltaiczny wyścig właśnie przyspieszył
Chociaż sama technologia wydaje się obiecująca, to jej masowe wdrożenie wymagać będzie czasu i znaczących inwestycji. Warto jednak zauważyć, że podobne rozwiązania stopniowo zyskują na popularności również w innych krajach o zimnym klimacie. Sukces kanadyjskiego projektu może stać się impulsem dla podobnych inicjatyw w Europie Północnej, a w tym w Polsce. Kluczowe będzie jednak opracowanie modeli finansowania, które uczynią tę technologię dostępną dla szerszego grona odbiorców, nie tylko dla najbardziej zamożnych.