ALFA 4/2012 - Fakulta architektúry STU - Slovenská technická ...

Energetická kooperatívnosť urbánnych štruktúr1i have to tell you, as members of the Earth‘s family and anintimate part of it, that you and especially civilisation are ingrave danger. (…) and before this century is over billions of uswill die and the few breeding pairs of people that survive willbe in the Arctic where the climate remains tolerable. First, wehave to keep in mind the awesome pace of change and realisehow little time is left to act; and then each community andnation must find the best use of the resources they have tosustain civilisation for as long as they can. (LOVELOCK, 2006)2Už v roku 1972 spôsobila rozruch kniha Limits to Growth(Limity rastu), ktorej autori (D. Meadows a kol.) sa pokúsilipreskúmať dôsledky exponenciálneho rastu populácie,industrializácie, znečisťovania, produkcie a vyčerpaniazdrojov. Bola to prvá správa Rímskemu klubu a sumarizovalavýsledky prvej vedeckej štúdie spochybňujúcej neobmedzenosťekonomického rastu. Vývoj situácie za posledné štyri dekádypredpoklady vedcov vo veľkej miere potvrdil, pričom inflexnýbod, ktorým v roku 1972 bol podľa vedcov rok 1975, smedávno prekročili a neprijali sme náležité opatrenia.3Správy Rímskemu klubu pred pätnástimi rokmi hovorilio faktore 4. Výskumný tím Ernsta von Weizsäckera v publikáciiFactor Four: Doubling Wealth, Halving Resource Use (Faktorštyri: Zdvojnásobenie bohatstva, zredukovanie využívaniazdrojov na polovicu) tvrdil, že vtedajší životný štandardby sme si mohli udržať, ak by sme naše zdroje využívalištyrikrát efektívnejšie. Profesor Friedrich Schmidt-Bleekposunul toto tvrdenie ešte ďalej a zaviedol pojem Faktor10, ktorý požaduje desaťnásobne vyššiu efektivitu prinakladaní s energetickými a materiálovými zdrojmi.4Dokazuje to napríklad aj experimentálna séria realizovanýchmodelových domov pre rok 2020 Model Home 2020 (projektfirmy Velux), ktoré dokonca prevyšujú požiadavky predmetnejeurópskej smernice a dostávajú sa do polohy energetickya uhlíkovo neutrálnych stavieb. Dostupné na internete: [Dátum: 6. 1. 2012]5The form of our future built environment must be basedon a responsible approach to nature and the use of theinexhaustible energy potential of the sun. The role ofarchitecture as a responsible profession is of far-reachingsignificance in this respect. In future, architects must exerta far more decisive influence on the conception and layout ofurban structures and buildings on the use of materials andconstruction components, and thus on the use of energy, thanthey have in the past. The aim of our work in the future must,therefore, be to design buildings and urban spaces in such a waythat natural resources will be conserved and renewable forms ofenergy – especially solar energy – will be used as extensively aspossible, thus avoiding many these undesirable developments.6Cities, buildings and their various elements must beinterpreted as a complex system of material and energy flows.7Pre lokalitu Bratislava, ktorá je predmetnou pre našuprácu, sme získali hodinové meteorologické údaje zo zdrojaASHRAE – International Weather for Energy Calculations(IWEC), primárne určené pre simulačný softvér EnergyPlus,ktoré sme následne transformovali pre použitie v programeAutodesk Ecotect Analysis. Dáta pochádzajú z meteorologickejstanice Bratislava-letisko, (WMO Station 118160) a sú z rokov1987 až 1998. Softvér na výpočet dopadajúceho množstvaslnečného žiarenia na danú plochu používa údaje získanéz reálnych meraní globálneho žiarenia dopadajúceho nahorizontálnu rovinu, priameho normálového slnečnéhožiarenia a difúzneho žiarenia, dopadajúceho na horizontálnurovinu. Výsledkom simulácie sú podrobné grafické i textovévýstupy podľa definovaných parametrov simulácie.8Údaje o energetickej spotrebe pochádzajú z verejnedostupných štatistických zdrojov Odysee a Eurostat (EEA,2007), (Odyssee, 2009) a boli transformované pre použitiev našej práci. Pri výpočtoch vychádzame z priemernej dennejelektrickej spotreby domácnosti, ktorú pokrývame energiouzískavanou z fotovoltaiky. Pri fotovoltaike predpokladáme(v prípravnej fáze projektu) 13 % účinnosť, a pre jednoduchosťvýpočtu používame ako referenčný PV panel SunTech;STP280-24/Vd; 280 Watt, 24 Volt; Polycrystalline SolarPanel s plochou cca 2 m 2 a maximálnym výkonom 280 W.9V súvislosti so solárnym potenciálom štruktúry vstupujedo procesu účinnosť aktívnych solárnych zariadení,ovplyvňujúca konečné množstvo energie, ktoré možno získaťpremenou z dopadajúcej energie slnečného žiarenia.10V rámci európskeho projektu Intelligent Energy Europebola v roku 2011 za spolupráce viacerých významnýchvýskumných inštitútov vypracovaná štúdia RE-Shaping –Renewable Energy Policy – Country Profiles, ktorá hodnotípotenciál obnoviteľných energetických zdrojov členskýchštátov EÚ vo vzťahu k implementácii nariadenia 2009/28/ ES.Z časti štúdie, venovanej Slovensku, vyplýva, že v oblastivýroby elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov, najväčšípotenciál s výhľadom na roky 2020 a 2030 má právefotovoltaika (117 v roku 2020; 442 v roku 2030). V oblastizískavania tepla je potenciál slnečnej energie na druhommieste (za geotermálnou energiou). (RAGWITZ, 2011)11Uplatnením solárnej energie v urbanistickýchdimenziách, simuláciou dopadajúcej slnečnej radiácieprostredníctvom softvérových nástrojov a výpočtamifotovoltaického potenciálu striech budov sa zaoberali ajúčastníci medzinárodnej konferencie (SEUS – Solar Energy AtUrban Scale, 2010). Potenciálu fotovoltaiky v urbanizovanomprostredí sa venovali aj Everding a Lindner z inštitútu Ecofys,Germany vo viacerých dostupných internetových zdrojoch(LINDNER, 2007), (EVERDING, 2007) alebo (LINDNER, 2008).Obsiahlu publikáciu s prípadovými štúdiami miest v Európskychpodmienkach zostavil kolektív autorov (GAIDDON a iní, 2009).Prístupy k územnému plánovaniu a fotovoltaike v urbánnychcelkoch v európskom prostredí boli zhrnuté aj v brožúre (POLIS,2010). Ďalšou prínosnou publikáciou v segmente uplatneniaalternatívnych energetických zdrojov je práca Hofierku a Kaňuka(HOFIERKA a iní, 2009), ktorá sa zaoberá potenciálom mestaBardejov z hľadiska výroby fotovoltaickej energie vztiahnutejna reálnu urbanistickú situáciu (obrázok. 7 a 8). Výsledkomvýskumu, pri ktorom prostredníctvom modelovej simulácieautori preskúmali fotovoltaické predpoklady 2/3 mesta,dospeli k záveru, že Bardejov by bol pri využití dostupnýchplôch na budovách schopný pokryť približne 2/3 z celkovejceloročnej spotreby elektriny. Je to významný východiskovýbod, ktorý pre našu prácu potvrdzuje reálnosť predpokladanýchcieľov a možnosť autonómneho kooperatívneho fungovaniaurbánnych štruktúr – a to predovšetkým v podmienkachSlovenska. Predpokladom je zníženie spotrebúvanéhomnožstva elektrickej energie týmito štruktúrami.DUBNIČKA, Ivan: Kulturológia a environmentalistika a ichvýchovné aspekty: dizertačná práca. Bratislava, FF UK 2003.EEA. Households’ energy consumption per capita in EEAmember countries, 1990 and 2007. European EnvironmentAgency. [Online] 2007. [Citace: 29. 11. 2011.] dostupnéna internete: .EnergyBandgap.com. Efficiency of solar panels.EnergyBandgap.com. [Online] 2011. [Citace: 6. 1. 2012.]Dostupné na internete: .EVERDING, Dagmar: Solarer Städtebau – Pilotprojekte,Lösungsmodelle, Potenziale. dbu. [Online] Ecofys 2007. [Citace:22. 1. 2012.] http://www.dbu.de/media/240506032901da6f.pdf.FUNDA, Otakar Anton.: Znavená Evropaumírá. Praha, Karolinum 2002. 180 s.GAIDDON, Bruno – KAAN, Henk – MUNRO, Donna:Photovoltaics in the Urban Environment – Lessons Learntfrom Large-scale Projects. London, Earthscan 2009.HEINBERG, Richard: Post Carbon Institute. Beyondthe Limits to Growth. [Online] 2010. [Citace: 18. 11.2011.] Dostupné na internete: .HERZOG, Thomas: Charter for Solar Energy in Architectureand Urban Planning. Mníchov, Prestel 2008. 126 s.HOFIERKA, Jaroslav – KAŇUK, Ján: Assessment of photovoltaicpotential in urban areas using open-source solar radiationtools. Renewable Energy. 2009, 34, stránky 2206 – 2214.LINDNER, Sigrid: Solar Urban Planning – PV in UrbanEnvironment, Germany. PV Upscale. [Online] 2007. [Citace: 20.1 2012.] Dostupné na internete: .—. 2008. Solar Urban Planning Berlin. PV Upscale.[Online] 2008. [Citace: 20. 1. 2012.] Dostupné na internete:.LOVELOCK, James: Gaia vrací úder. Praha, Academia 2008. 200 s.—. 2006. The Earth is about to catch a morbid fever thatmay last as long as 100,000 years. The Independent. [Online]16. 01. 2006. [Citace: 17. 11. 2011.] Dostupné na intrenete:.Odyssee. Energy Efficiency Indicators in Europe. Odyssee.[Online] 2009. [Citace: 29. 11. 2011.] dostupné na: .PEDERSEN – BAEK, Poul: Sustainable CompactCity. København, Arkitektens Forlag 2009.PIAČEK, Jozef – KRAVČÍK, Miloš: FILIT. Otvorenáfilozofická encyklopédia. [Online] 1999. [Citace: 19. 11.2011.] Dostupné na internete: .POLIS. Solar Urban Planning – Manual of Best Practices.[Online] 2010. [Citace: 20. 1. 2012.] Dostupné na internete:.RAGWITZ, Mario a kol.: Renewable Energy Policy – CountryProfiles. [Online] Intelligent Energy Europe, 2011. [Citace:11. 1. 2012.] Dostupné na internete: .Smernica EÚ. SMERNICA EURÓPSKEHO PARLAMENTU a RADY2010/31/EÚ z 19. mája 2010 o energetickej hospodárnostibudov (prepracované znenie). Štrasburg, autor neznámý, 2010.TOFFLER, Alvin – TOFFLER, Heidi: Utváranie novej civilizácie:Politika tretej vlny. Bratislava, Open Windows 1995.ALFA 4 ¦ 2012 17