Hogyan alakítják a napelemek az építészet jövőjét?

Miért fontos a napenergia?

A napenergia és a napelemes rendszerek térhódítását mi sem bizonyítja jobban, mint hogy mára már az egyetemen is oktatják e rendszerek alapjait. De miért ilyen fontos mindez? 

A napsugárzás nem csak az élet egyik kulcsfontosságú eleme, hanem az egyik legbőségesebben rendelkezésre álló megújuló energiaforrás. A Föld másodpercenként 50 milliárd KWh energiát kap a Naptól, a szakemberek szerint 3 óra napsugárzás képes az egész emberiség egy éves teljes energiafogyasztását fedezni. Azonban ennek a sugárzásnak csak egy kisebb részre éri el a Föld felszínét, a Nap sugárzó teljesítménye 4x1023 kW, amelyből a földfelszíni részesedés 173x1012 kW. Ebből a sugárzás egy része szintén elveszik a Föld légkörébe való behatolása során, így a földfelszínt érő sugárzás maximuma „csak” 1000W/m² körül van.

Ez a teljesítmény még mindig hatalmas potenciállal bír. A 21. században, amikor már nyilvánvalóvá vált az ipari forradalomtól kezdődő nagy mennyiségű szén-dioxid kibocsátás káros hatása, és a fosszilis energiahordozók limitált mennyisége, elengedhetetlen, hogy a tudomány a tiszta és kiapadhatatlan energiaforrások, és újabb mérnöki megoldások után kutasson. A mérnöki újítások pedig természetesen hatással vannak az építészet jövőjére is.

Milyen szerkezeti megoldásokra lesz szükség?

A napelemek egyre szélesebb körű elterjedésével az ügyfelek zöme már a ház tervezésénél eldönti, hogy azt napelemmel szeretné felszerelni. Ez azért fontos, mert már ekkor olyan műszaki és tervezési megoldásokat kell alkalmazni, amelynek köszönhetően a napelemek hatékonysága hatványozottabban nagyobb lesz, mint ha azokat egy meglévő tetőre kellene megtervezni.

Napelem a belsőépítészetben

A napelemek használata a belsőépítészetben is megjelenik. Léteznek olyan megoldások (bár jellemzően nem családi házak esetén), amikor a belső tereket burkolják napelemekkel, így az épületbe beszűrődő napfényből is napenergia állítható elő. 

Ezt inkább modernebb középületeknél és újabb irodaházak esetében szokták alkalmazni. Az tény, hogy a napelemek belsőépítészeti hasznosítása egyelőre eléggé korlátolt, ezért egy-egy újabb, formabontóbb megoldásra, ötletes kivitelezésre könnyebben felfigyel az építész szakma.

Milyen változások várhatóak a homlokzatok kialakításánál?

A napelemek sok épület homlokzati kialakítását is teljesen átalakíthatják. Az előbb említett, és gombamód szaporodó nagy irodaházak, középületek hatalmas üvegfelületeire egyre gyakrabban kerülnek napelemek. Mivel ezeknek az épületeknek a többsége minden oldalról üvegablakkal borított, így minden napszakban éri megfelelő mennyiségű napfény ahhoz, hogy energiaszükségletének egy bizonyos hányadát napenergiával lehessen fedezni. A homlokzatra installált napelemek teljesen más külsőt kölcsönöznek az épületnek, ugyanakkor teljesen más szerkezeti és statikai követelményeknek is kell megfelelniük.

Azt is figyelembe kell venni a homlokzati kialakításánál, hogy az ott elhelyezett napelemek miatt megváltozik az épület tűzvédelmi besorolása, illetve más technikát kell alkalmazni karbantartás és tisztántartás során. Ugyanakkor általánosságban elmondható, hogy a homlokzatba épített napelemes rendszerek remekül használják ki az épületek eddig kiaknázatlan hatalmas üvegfelületeit.

Fenntartható építészet

Leginkább az elmúlt pár évtized hívta életre a fenntartható építészet irányzatát, amelynek célja, hogy az épület minél nagyobb mértékben megújuló energiaforrásokból fedezze a saját energiaszükségleteit. A fenntarthatóság azonban abban is megnyilvánulhat, hogy az épület harmonikusan illeszkedjen a környezetbe, ne legyen tájidegen, és aktívan használja az éghajlati övre és az adott régióra jellemző nyersanyagokat.

Az elmúlt években egyre többet lehet látni a fenntartható építészet stílusjegyeit, erre jó példa a gyepházreneszánsz Izlandon, vagy a kolumbiai Medellín víztározójának közösségi tere. Az irányvonal fontosságát az is jelzi, hogy számos díj és projekt támogatja, hogy minél több fenntartható építészeti projekt valósuljon meg, például a háromévente megrendezésre kerülő, kétmillió dolláros összdíjazású Holcim díj is. 

Nem csak az újépítésű épületek lehetnek fenntarthatóak: az elmúlt évtizedben a Vatikán is úgy döntött, hogy néhány épületének tetejét teljes mértékben napelemekkel borítja be.

Jogszabályi környezet

Az építészek jól tudják, hogy a megfelelő statikai és műszaki követelményeken túl az adott épületnek meg kell felelnie bizonyos jogi előírásoknak is. Az egyre népszerűbbé váló napelemek miatt szükségessé vált azok jogi definíciója, kategorizációja és az általuk termelt elektromos áram törvényes felhasználási módjának tisztázása.

• Az Európai Bizottság már az 1980-as években célul tűzte ki az energiapiac liberalizációját. 
• Magyar relációban a 2003-ban hatályba lépett 2001.évi CX. törvény vezette be a megújuló energiaforrások fogalmát. 
• Néhány évvel később a 389/2007. (XII. 23.) Korm. rendelet kötelezővé tette a megújuló energiaforrásból nyert villamos energia átvételét, és meghatározta annak átvételi árát is. 
• A villamos energiáról szóló 2007. évi LXXXVI. törvény definiálta a háztartási kiserőmű fogalmát, illetve rögzítette, hogy a szolgáltató milyen módon és milyen rendszerességgel veszi át a háztartás által megtermelt elektromos áramot. Emellett rendelkezik a napelemes rendszerek minimális műszaki követelményeiről, illetve a rendszer kötelező elemeiről.

Tűzvédelmi szempontok

A napelemes rendszerek újabb, tűzvédelmi problémákat is jelenthetnek, amelyekkel az építészeknek tisztában kell lenni. A megújuló energiaforrások közül a napenergia felhasználására alkalmazott épületszerkezetek vetnek fel tűzoltástaktikai kérdéseket, a napelemes rendszer ugyanis maga is lehet a tűzforrás, jellemzően rövidzárlat vagy egyenáramú ív kialakulása miatt. 

A telepített napelemes rendszereknél a tartószerkezetekre helyezett súlytöbblet jelenthet problémát egy esetleges lakástűznél, továbbá a napelem égése során felszabaduló gázok is komoly egészségügyi kockázatot rejthetnek magukban. Az OTSZ 87.§ (4)-(5) bekezdései konkrétan szabályozzák, hogy hogyan kell eljárni a napelemes rendszerek tűzvédelmi tervezésénél. Ilyen például az épület bejáratánál elhelyezett tábla, amely arra hívja fel a tűzoltók figyelmét, hogy a háztartás napelemmel felszerelt, így ekként járjanak el a tűzoltás során. Ezeket mind figyelembe kell venni egy napelemes rendszer tervezésénél. 

Nem elegendő az építész szaktudása, érdemes külön szakemberre bízni a kiépítendő napelemes rendszerek tervezését és kivitelezését. Az építész viszont nagyon sokat segíthet abban, hogy a napelemes rendszer a lehető legtöbbet termelje, mégpedig a tető tájolásával, dőlésével, azaz a megfelelő tető megtervezésével. 

Bármit is hoz a jövő, biztosak lehetünk benne, hogy a napelemes rendszerekkel még hosszú évekig, évtizedekig kell számolni, mint komoly tényezővel, ami befolyásolja az építészet jövőjét kül- és beltéren egyaránt.

(X)