Fatada bioreactiva cu fotobioreactoare pentru cultivarea microalgelor ca resursa energetica
Text: Jan Wurm / Proiect: Arup
Panourile fotovoltaice (PF) si captatorii solari termici sunt, în prezent, tehnologiile consacrate pentru producerea de energie la o cladire. PF-urile acopera în prezent doar 2% din consumul total de energie (Germania, 2010), iar o fractiune este generata prin intermediul Panourilor Fotovoltaice Integrate în Cladire (PFIC). Biomasa reprezinta, de departe, cea mai mare sursa de energie regenerabila; cu toate acestea, pana în prezent nu a fost disponibila nici o tehnologie pentru utilizarea acestei resurse la scara unei cladiri.
Participand la un concurs international de proiectare, echipa de fizica a constructiilor si consultanta în domeniul materialelor a firmei Arup din Berlin a dezvoltat un sistem de fatada pentru integrarea Fotobioreactoarelor de tip panou plat (FBR) ca dispozitive de umbrire externe. FBR-urile sunt containere transparente care permit desfasurarea procesului de fotosinteza într-un mediu controlat. Specii botanice cu crestere rapida, precum microalgele, circula împreuna cu apa si nutrientii prin panouri, absorbind lumina si carbonul si producand biomasa si energie termica. FBR-urile sunt legate într-o bucla închisa cu încaperea instalatiei, unde sunt alimentate cu carbon rezultat din procesele de combustie din vecinatate. Algele sunt recoltate si transformate în metan la fata locului sau în alta parte. Caldura generata este extrasa din sistem prin schimbatoare de caldura si este fie stocata geotermic, fie reintrodusa instantaneu de o pompa de caldura în cladire pentru încalzire si furnizare de apa calda.
Inovatii-cheie
Pentru prima data, acest proiect a identificat potentialul si beneficiile implementarii FBR în cadrul anvelopantei cladirii, incluzand urmatoarele inovatii:
> Generarea de biomasa ca resursa energetica regenerabila în contextul urban – castigul energetic net calculat este de aprox. 30 kWh/m2/an.
> Generarea suplimentara de energie termica solara de circa 30 kWh/m2/an în plus;
> Absorbtia de carbon direct de la sursa agentilor domestici sau industriali ai emisiilor.
> Dispozitiv autoadaptiv de umbrire.
> Expresie arhitecturala dinamica.
Inovatia-cheie o reprezinta dezvoltarea unei componente multifunctionale a fatadei si integrarea completa a acesteia în conceptul energetic si în proiectarea serviciilor unei cladiri eficiente din punct de vedere energetic
Impact
De la castigarea concursului de proiectare în 2010, s-au produs repede mai multe lucruri. Finantarea Arup a servit la întemeierea unui consortiu industrial pentru dezvoltarea sistemului, implicand COLT ca actor global pentru componentele fatadei si societatea SSC ca specialist în hidrobiologie. Proprietatea Intelectuala a Arup a fost asigurata prin depunerea unei cereri comune de brevet international. Guvernul federal german a oferit o finantare de peste 300.000 €.
Consortiul a prezentat un proiect de prototip la importantul targ de constructii BAU din München, la începutul anului 2011. Pe baza proiectului dezvoltat, Expozitia Internationala de Constructii (IBA) din Hamburg a acordat alti 600.000 € pentru constructia unui proiect-pilot FBR de 200m², incluzand toate componentele tehnice pentru un sistem în regim închis, la fata locului. Investitorului privat Otto Wulff i-a fost atribuit un contract pentru implementarea tehnologiei la o cladire rezidentiala de 4 etaje din Hamburg Wilhelmsburg în 2013. Aceasta este prima aplicatie din lume a FBR-urilor integrate.
Beneficiile pe termen lung ale cercetarii
Cercetarea a dovedit fezabilitatea tehnica a sistemului. Proiectul-pilot din Hamburg reprezinta o oportunitate majora de a demonstra beneficiile sale economice: pe langa productia de biomasa si absorbtia de carbon, acesta genereaza energie termica si înlocuieste dispozitivele mecanice de umbrire. Întrucat sistemul permite stocarea energiei sub forma biomasei fara pierderi si absoarbe carbonul, acesta poate constitui un sistem complementar cheie la PF-uri pentru viitoarele cladiri zero-energie si zero-carbon.
Credite & info:
Beneficiar: Ministerul Federal al Transporturilor, Construc?ilor ?i Dezvolt?rii Urbane, Germania
Colaboratori: COLT International, Strategic Science Consult (SSC)
Sfera de aplicare: ingineria fa?adelor, consultan?a în domeniul materialelor de construc?ie, fizica construc?iilor, managementul cercet?rii
Investitie: 43.200 £
Autor: Jan Wurm
