به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، ساختمان‌های مسکونی در بسیاری از شهرهای جهان دیگر فقط مصرف‌کننده انرژی نیستند، بلکه به نیروگاه‌های کوچک، مخزن‌های ذخیره انرژی و حتی بخشی از شبکه برق تبدیل شده‌اند. تغییر الگوی مصرف انرژی در ساختمان‌های مسکونی از بام‌ها آغاز شد؛ پنل‌های فتوولتائیک توانستند برق مورد نیاز بخش‌هایی همچون روشنایی، آسانسور، پمپ‌های آب و فضاهای عمومی ساختمان را تامین کنند. در ساختمان‌های بزرگ، برق تولیدشده میان چند واحد تقسیم می‌شود و در صورت وجود باتری یا اتصال به شبکه، برق مازاد نیز قابل ذخیره یا فروش است. این مدل در مجتمع‌های مسکونی متراکم اهمیت بیشتری دارد، زیرا سطح بام به‌صورت مشترک استفاده می‌شود و هزینه نگهداری میان تعداد زیادی خانوار تقسیم می‌شود.
روش دوم جایگزینی تجهیزات گازسوز با پمپ‌های حرارتی است. پمپ حرارتی با مصرف برق، گرما را از هوا، زمین یا آب استخراج می‌کند و برای گرمایش فضا و آب گرم به کار می‌برد. اگر برق مورد نیاز پمپ حرارتی از منابع تجدیدپذیر تامین شود، انتشار کربن ساختمان به‌طور محسوسی کاهش پیدا می‌کند. پمپ‌های حرارتی زمین‌گرمایی یا سامانه‌های ترکیبی در مناطق سرد عملکرد پایدارتری دارند.
در مدل گرمایش منطقه‌ای ساختمان‌های یک منطقه به شبکه‌ای متصل می‌شوند که گرمای آن از منابعی همچون زیست‌توده پایدار، انرژی زمین‌گرمایی، گرمای فاضلاب، مراکز داده یا برق تجدیدپذیر تامین می‌شود. مزیت این روش آن است که ساکنان مجبور نیستند برای هر واحد مسکونی تجهیزات مستقل نصب کنند. گرما در یک مرکز تولید و از طریق شبکه‌ای از لوله‌های عایق‌کاری‌شده به ساختمان‌ها منتقل می‌شود. استفاده از پمپ‌های حرارتی و مخازن ذخیره‌سازی می‌تواند به بهره‌گیری بهتر از منابع تجدیدپذیر و گرمای مازاد کمک کند.
راهکارهایی همچون پنل‌های خورشیدی پشت‌بامی، آب‌گرم‌کن‌های خورشیدی و سامانه‌های ذخیره‌ساز می‌توانند وابستگی ساختمان‌ها به شبکه برق و نوسان‌های آن را کاهش دهند. گسترش این فناوری‌ها به عواملی چون هزینه اولیه، دسترسی به وام، کیفیت نصب و امکان نگهداری بلندمدت بستگی دارد.
گام بعدی رویکرد «ساختمان انرژی‌فعال» و تبدیل ساختمان‌ها به سامانه‌هایی است که تولید، ذخیره و مصرف انرژی را هوشمندانه با هم هماهنگ می‌کنند. کنتورهای دیجیتال، تعرفه‌های زمان‌مند، باتری‌های مشترک و نرم‌افزارهای مدیریت مصرف می‌توانند به ساکنان کمک کنند برق را در ساعات ارزان ذخیره و هنگام اوج مصرف استفاده کنند. نمونه‌های پیشرو در این زمینه نشان می‌دهند شهرها چگونه می‌توانند این راهکارها را با نیازها و زیرساخت‌های خود سازگار کنند.
سنگاپور؛ تبدیل بلوک‌های مسکونی عمومی به نیروگاه‌های خورشیدی شهری
سنگاپور یکی از منسجم‌ترین برنامه‌های جهان را برای نصب پنل خورشیدی روی ساختمان‌های مسکونی عمومی اجرا کرده است. بخش بزرگی از جمعیت این کشور در مجتمع‌های آپارتمانی متعلق به هیئت مسکن و توسعه (HDB) زندگی می‌کنند. همین تراکم بالا موجب شده است بام هزاران بلوک مسکونی به یک منبع مهم تولید برق تبدیل شود.
برنامه اصلی این کشور با نام سولارنوا (SolarNova) شناخته می‌شود و توسط سازمان انرژی سنگاپور با همکاری HDB اجرا شده است. در این مدل، پنل‌ها فقط روی ساختمان‌های جدید نصب نمی‌شوند، بلکه مجتمع‌های قدیمی نیز به‌تدریج به سامانه‌های خورشیدی مجهز می‌شوند. برق تولیدی برای مصرف بخش‌های مشترک ساختمان از جمله آسانسور، روشنایی راهروها، پمپ‌های آب و تجهیزات تهویه به کار می‌رود. در بعضی پروژه‌ها، برق تولیدی از طریق شبکه عمومی میان مصرف‌کنندگان توزیع می‌شود.
یکی از ویژگی‌های فنی برنامه سنگاپور، مقیاس بزرگ آن است. دولت به‌جای قراردادهای جداگانه برای هر ساختمان، مناقصه‌های چندصد مگاواتی برگزار می‌کند. این روش هزینه خرید، نصب و نگهداری را کاهش می‌دهد و به شرکت‌ها امکان می‌دهد تعداد زیادی ساختمان را به‌صورت یکپارچه مدیریت کنند. در بعضی قراردادها، پیمانکار مسئول نصب، پایش عملکرد و تعمیر پنل‌ها نیز هست.
سنگاپور در سال‌های اخیر از نصب پنل خورشیدی روی هزاران ساختمان هیئت مسکن و توسعه خبر داده است. ظرفیت نصب‌شده در ساختمان‌های عمومی این کشور از چندصد مگاوات عبور کرده و دولت هدف‌گذاری کرده است که تا سال ۲۰۳۰ ظرفیت خورشیدی کشور به حدود دو گیگاوات‌پیک برسد. بخش مهمی از این ظرفیت باید از بام ساختمان‌های مسکونی و عمومی تامین شود.
در سال‌های ۲۰۲۴ و ۲۰۲۵، قراردادهای جدید سولارنوا برای توسعه نصب پنل‌ها در شمار بیشتری از بلوک‌های هیئت مسکن و توسعه اعلام شد. این روند نشان می‌دهد که انرژی خورشیدی در سنگاپور از مرحله پروژه آزمایشی عبور کرده و به بخشی از برنامه رسمی نوسازی زیرساخت مسکن تبدیل شده است. نتیجه مثبت اصلی و اولیه این برنامه، افزایش ظرفیت تولید برق پاک بدون نیاز به زمین جدید است؛ مسئله‌ای که در کشور کوچکی همچون سنگاپور اهمیت زیادی دارد.
افزون بر این، پنل‌ها به کاهش مصرف برق شبکه در ساعات روز کمک می‌کنند. در مناطقی که مصرف تهویه مطبوع بالاست، تولید خورشیدی با بخشی از زمان اوج مصرف هم‌زمان می‌شود، با این حال تولید خورشیدی در شب متوقف می‌شود و به همین دلیل سنگاپور در کنار پنل‌ها به شبکه برق پایدار، سامانه‌های ذخیره‌سازی و مدیریت هوشمند بار نیاز دارد. سنگاپور نشان داده است که حتی در شهری با زمین محدود نیز می‌توان انرژی تجدیدپذیر را به‌صورت گسترده در مسکن عمومی ادغام کرد. نقطه قوت این مدل، ترکیب سیاست مسکن، مناقصه متمرکز، مدیریت دولتی و پایش فنی است.
وین؛ پیوند نوسازی ساختمان‌های مسکونی با انرژی خورشیدی و پمپ حرارتی
وین یکی از پیشروترین شهرهای اروپایی است که کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی را از طریق ترکیب چند سیاست دنبال می‌کند. این شهر به‌جای تمرکز صرف بر نصب پنل‌های خورشیدی، برنامه‌های خود را با نوسازی حرارتی ساختمان، توسعه گرمایش منطقه‌ای، نصب پمپ حرارتی و گسترش انرژی خورشیدی همراه کرده است.
بخش بزرگی از ساختمان‌های مسکونی وین در دوره‌هایی ساخته شده‌اند که عایق‌کاری حرارتی و بهره‌وری انرژی در اولویت مقررات ساختمانی نبود، بنابراین تعویض پنجره‌ها، عایق‌کاری نما و سقف، کاهش نشت هوا و نصب سامانه‌های کنترل هوشمند، پیش‌شرط کاهش مصرف انرژی محسوب می‌شود. اگر ساختمان پیش از نصب تجهیزات تجدیدپذیر بهینه نشود، بخش زیادی از برق یا گرمای تولیدشده صرف جبران اتلاف حرارتی خواهد شد.
شهرداری وین در قالب برنامه‌های اقلیمی و انرژی، نصب پنل‌های فتوولتائیک در ساختمان‌های شهری و مسکونی را توسعه داده است. شرکت انرژی وین نیز در قالب پروژه‌های خورشیدی مشارکت شهروندی، به ساکنان اجازه می‌دهد در تامین مالی نیروگاه‌های خورشیدی مشارکت کنند و از منافع تولید برق بهره‌مند شوند. این روش برای ساختمان‌هایی مفید است که ساکنان آن‌ها مالکیت یا منابع مالی کافی برای نصب مستقل پنل ندارند.
وین هدف‌گذاری کرده است ظرفیت انرژی خورشیدی خود را تا سال ۲۰۳۰ به‌طور چشمگیری افزایش دهد. بخش مهمی از پروژه‌های نصب پنل روی سقف ساختمان‌های عمومی، مدارس، تاسیسات شهری و مجتمع‌های مسکونی از مدل مالکیت مشترک یا قراردادهای خدمات انرژی استفاده می‌کنند؛ یعنی شرکت انرژی هزینه نصب و نگهداری را بر عهده می‌گیرد و ساختمان از برق تولیدی استفاده می‌کند.
یکی از نتایج قابل اندازه‌گیری این رویکرد، افزایش پیوسته ظرفیت فتوولتائیک شهر و کاهش مصرف برق خریداری‌شده از شبکه در ساختمان‌های مجهز است. در پروژه‌های نوسازی، نصب پنل خورشیدی با بهینه‌سازی سیستم گرمایش و عایق‌کاری همراه می‌شود، بنابراین کاهش مصرف فقط ناشی از تولید برق پاک نیست، بلکه از کاهش تقاضای گرمایی نیز ناشی می‌شود.
افزون بر این، وین در حال جایگزین‌کردن تدریجی سامانه‌های گازسوز با شبکه‌های گرمایش کم‌کربن و پمپ‌های حرارتی است. در ساختمان‌های بزرگ، پمپ‌های حرارتی می‌توانند از گرمای زمین، آب‌های زیرزمینی یا منابع حرارتی شهری استفاده کنند. ترکیب این فناوری با پنل خورشیدی موجب می‌شود بخشی از برق مورد نیاز پمپ حرارتی در همان محل تولید شود.
در ساختمان‌های چندمالکیتی، تصمیم‌گیری برای نصب پنل یا تعویض سیستم گرمایشی پیچیده است. اختلاف میان مالکان، هزینه اولیه، نیاز به مجوز و دشواری تقسیم منافع از موانع اصلی محسوب می‌شود، به همین دلیل مدل‌های تامین مالی شهری و شرکت‌های خدمات انرژی نقش مهمی دارند.
چالش دیگر وین، حفاظت از ساختمان‌های تاریخی است. بسیاری از بناهای مرکزی وین ارزش معماری دارند و نصب تجهیزات روی بام یا تغییر نمای آن‌ها باید با مقررات میراث شهری هماهنگ شود. تجربه وین نشان می‌دهد که گذار انرژی در شهرهای قدیمی فقط با ساخت ساختمان جدید ممکن نیست، بلکه نوسازی تدریجی ساختمان‌های موجود، انرژی خورشیدی و گرمایش کم‌کربن باید هم‌زمان پیش برود.
کپنهاگ؛ ساختمان‌های مسکونی در شبکه گرمایش کم‌کربن و انرژی هوشمند
کپنهاگ یکی از شناخته‌شده‌ترین نمونه‌های استفاده از گرمایش منطقه‌ای در مناطق مسکونی است. در این شهر بسیاری از ساختمان‌ها به شبکه‌ای متصل هستند که گرما را از منابع متمرکز دریافت می‌کند. این زیرساخت موجب شده است تغییر منبع انرژی در سطح شبکه، بدون تعویض کامل تجهیزات داخل همه واحدهای مسکونی امکان‌پذیر باشد.
در مدل سنتی، بخشی از گرمای شبکه از نیروگاه‌های تولید هم‌زمان برق و حرارت تامین می‌شد، اما در سال‌های اخیر سهم منابع تجدیدپذیر و کم‌کربن افزایش پیدا کرده است. این منابع شامل زیست‌توده، گرمای مازاد صنایع، پمپ‌های حرارتی بزرگ، انرژی باد و گرمای بازیافتی فاضلاب است. برق تولیدشده از توربین‌های بادی می‌تواند برای راه‌اندازی پمپ‌های حرارتی شبکه به کار رود و به انرژی گرمایی تبدیل شود.
مزیت این روش برای ساختمان‌های مسکونی آن است که خانوارها به‌جای استفاده از دیگ گازسوز مستقل، از یک مبدل حرارتی استفاده می‌کنند. آب گرم شبکه از مدار ساختمان جداست و از طریق مبدل، گرما را به سیستم گرمایش داخلی و آب گرم مصرفی منتقل می‌کند. این جداسازی، ایمنی و کنترل‌پذیری بیشتری فراهم می‌کند.
در پروژه‌های جدید کپنهاگ، انرژی ساختمان فقط از طریق منبع گرما تامین نمی‌شود، بلکه مصرف نیز به‌صورت هوشمند مدیریت می‌شود. کنتورهای دیجیتال، کنترل دمای اتاق‌ها، تنظیم زمان فعالیت پمپ‌ها و ذخیره حرارتی در مخزن آب گرم، به ساختمان اجازه می‌دهد در ساعات اوج مصرف فشار کمتری به شبکه وارد کند.
بعضی مجتمع‌های مسکونی به پنل خورشیدی مشترک مجهز شده‌اند و برق تولیدی می‌تواند برای روشنایی مشاعات، آسانسور، پمپ‌های تاسیسات و شارژ خودروهای برقی استفاده شود. در پروژه‌های پیشرفته‌تر، نرم‌افزار مدیریت انرژی میان تولید خورشیدی، باتری، مصرف ساختمان و شبکه برق تعادل برقرار می‌کند.
نتیجه مثبت این سیاست در کپنهاگ، کاهش وابستگی مستقیم ساختمان‌ها به گاز و افزایش انعطاف‌پذیری شبکه است. وقتی چندین ساختمان مسکونی به یک شبکه گرمایشی متصل باشند، تغییر سوخت یا افزودن منبع جدید در سطح مرکزی انجام می‌شود و لازم نیست هر خانوار به‌طور جداگانه تجهیزات خود را تعویض کند. این ویژگی در دوره افزایش قیمت انرژی اهمیت اقتصادی زیادی دارد. کپنهاگ در مسیر تکمیل شبکه‌های کم‌کربن، توسعه پمپ‌های حرارتی بزرگ و هوشمندسازی ساختمان‌ها قرار دارد. این شهر الگویی شهری برای ترکیب گرمایش منطقه‌ای، تولید برق خورشیدی، انرژی باد و مدیریت مصرف است.
کیپ‌تاون؛ برق خورشیدی و پاسخ به قطعی برق و گرانی انرژی
در کیپ‌تاون توسعه انرژی خورشیدی خانگی فقط با هدف کاهش انتشار کربن دنبال نمی‌شود، بلکه پاسخی به بحران قطعی برق، افزایش هزینه انرژی و نیاز به استقلال بیشتر خانوارها است. بسیاری از خانه‌ها و مجتمع‌های مسکونی کیپ‌تاون به پنل خورشیدی، اینورتر و باتری مجهز شده‌اند. پنل‌ها برق روزانه را تولید می‌کنند، باتری بخشی از آن را برای شب یا زمان قطعی شبکه ذخیره می‌کند و اینورتر نیز برق مستقیم پنل را به برق قابل استفاده در ساختمان تبدیل می‌کند. در سامانه‌های پیشرفته، تجهیزات به‌صورت خودکار میان شبکه، پنل و باتری جابه‌جا می‌شوند.
شهرداری کیپ‌تاون با ایجاد سازوکار خرید برق مازاد، تلاش کرده است نصب سامانه‌های خورشیدی را برای خانوارها جذاب‌تر کند. در این مدل ساختمان می‌تواند برق اضافی خود را در زمان تولید بالا به شبکه تحویل دهد و در مقابل، اعتبار یا پرداخت دریافت کند. مقررات اتصال، استاندارد تجهیزات و الزامات ایمنی برای جلوگیری از برگشت برق کنترل‌نشده با دقت بالایی پیگیری می‌شود.
در سال‌های اخیر تعداد سامانه‌های خورشیدی ثبت‌شده در کیپ‌تاون افزایش یافته و شهرداری مقررات مربوط به نصب، اتصال و پرداخت برق مازاد را توسعه داده است. نتیجه مثبت این سیاست، افزایش ظرفیت تولید پراکنده و کاهش فشار بر شبکه در بعضی ساعات روز است. هر خانه مجهز به پنل و باتری می‌تواند در زمان قطعی برق، دست‌کم بخشی از نیازهای ضروری همچون روشنایی، یخچال، تجهیزات ارتباطی و پمپ آب را حفظ کند.
در مجتمع‌های مسکونی، استفاده از پنل مشترک روی بام می‌تواند برق فضاهای عمومی را تامین کند. اگر باتری مشترک نیز نصب شود، ساختمان می‌تواند مصرف آسانسور، روشنایی، پمپ‌ها و سامانه‌های امنیتی را در زمان قطعی برق ادامه دهد. در پروژه‌های بزرگ‌تر، مدیریت انرژی ساختمان به ساکنان اجازه می‌دهد مصرف واحدها و مشاعات را جداگانه پایش کنند.
مزایای این طرح در همه محله‌ها یکسان نیست. هزینه پنل، باتری و نصب استاندارد برای خانوارهای کم‌درآمد بالاست، به همین دلیل سیاست‌های حمایتی، وام کم‌بهره و طرح‌های اجاره‌ای در کیپ‌تاون اهمیت ویژه‌ای دارند. در غیر این صورت، توسعه خورشیدی بیشتر به خانه‌های پردرآمد محدود می‌شود و نابرابری انرژی افزایش پیدا می‌کند. کیپ‌تاون نمونه قابل‌توجهی از کاربرد انرژی تجدیدپذیر در شهری با درآمد نابرابر و شبکه برق تحت فشار است. تجربه این شهر نشان می‌دهد که پنل خورشیدی خانگی فقط ابزار کاهش انتشار نیست، بلکه می‌تواند برای افزایش تاب‌آوری ساختمان‌ها، کاهش اثر قطعی برق و ایجاد مشارکت میان شهروندان و شبکه برق به کار رود.
نظر شما