קיימות
רעפי גגות אדפטיביים עשויים להיות המפתח להפחתת צריכת אנרגיה לחימום/קירור
Securities.io מקפיד על סטנדרטים מחמירים של עריכה ועשוי לקבל פיצוי מקישורים שנבדקו. איננו יועצי השקעות רשומים וזה אינו ייעוץ השקעות. אנא עיינו באתר שלנו גילוי נאות.
על פי הערכות מחקרי שוק, שוק הגגות העולמי יכול לחצות 140 מיליארד דולר עד 2033 מכמעט US $ 82 מיליארד דולר בשנת 2023. שום עבודת בנייה אינה שלמה ללא פתרון קירוי. זה חיוני באותה מידה למבני מגורים ומסחר. לשוק יש אופי דינמי שכן גגות דורשים החלפה במרווחים תכופים. ברחבי צפון אמריקה, על פי אומדן מחקר שוק, 94% מפרויקטי קירוי הם החלפות גגות.
החלפת גגות ישנים היא לעתים קרובות על ייצורם בר קיימא מבחינה סביבתית וחסכוני באנרגיה. גגות קרירים, המסוגלים לשקף קרינת שמש ולהפחית את טמפרטורת הגג, יכולים לחסוך 0.50 דולר ארה"ב למטר מרובע, כפי שמראים כמה מחקרים.
כמה הערכות מצפות ששוק הגגות המגניב העולמי יגדל ב-CAGR של 5.7% עד 2025. חומרי קירוי מחזירי אור, כגון ממברנות לבנות או ציפויים, יכולים להפחית את טמפרטורת פני הגג בשיעור של 50 מעלות פרנהייט.
בעוד שמאפייני קירור או חימום הפכו למאפיין מכונן עבור פתרונות קירוי, העניין בקיימות ובחיסכון באנרגיה מראה שהפתרונות חייבים להיות יעילים.
נתחיל את הדיון היום עם פתרון אחד כזה שתפס עיניים ברחבי תעשיית הגגות ברחבי העולם.
רעפי גג אדפטיביים: רגישים לטמפרטורה חיצונית; עוזר להפחית את צריכת האנרגיה
מדענים מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה, הגיעו למחקר אקדמי המפרט כיצד רעפים יכולים להוזיל את עלויות החום והקירור.
מטרתם של שלושת החוקרים המעורבים בפרויקט זה, צ'רלי שיאו, אליוט הוקס ובולין לאו, הייתה להפחית את כמויות חשבון האנרגיה של האמריקאים ולהפחית את הדרישה לדלקים מאובנים הדרושים להפעלת מערכות HVAC בבית.
אריחים אדפטיביים אלה מגיע עם מתג קרינה כדי לעזור לעבור בין מצבי חימום וקירור. הוא יכול לעבור בין מצבי קירור וחימום בטווח של 3 מעלות צלזיוס מטמפרטורת המתג. זה יכול להפחית את צרכי הקירור והחימום ביותר מפי 2.5 בהשוואה למכשירים סטטיים.
ה'מתג', או מכשיר ויסות החום הפסיבי, הוא ריבוע בגודל 4 אינץ'. הוא משמש כמשטח נייד שיכול לשנות את התכונות התרמיות שלו כדי להגיב לטווח של טמפרטורות.
על פי החוקר צ'רלי שיאו:
"הוא עובר בין מצב חימום למצב קירור, בהתאם לטמפרטורה של האריח."
החוקרים המציאו את הפתרון המכוון לטמפרטורה של 65 מעלות פרנהייט, שהיא בסביבות 18 מעלות צלזיוס.
אבל מדוע הפתרון הזה מתקבל בציפייה רבה כל כך על ידי תעשיית הגגות? כדי להגיע לעומקה של שאלה זו נדרשת הבנה של תרחיש צריכת האנרגיה של בניין ארה"ב.
50% מצריכת האנרגיה של בניין ארה"ב מיועדת לחימום וקירור
כמות צריכת האנרגיה שמגיעה לחימום וקירור של בניינים בארה"ב היא עצומה. על פי מינהל המידע לאנרגיה של ארצות הברית, צריכת האנרגיה המשולבת של מגזר המגורים והמסחר היווה כ-29% מסך צריכת האנרגיה לשימוש הקצה בארה"ב בשנת 2022. אם כוללים את הפסדי האנרגיה של מערכת החשמל, מגזר המגורים והמסחר היוו 38% צריכת האנרגיה הכוללת בארה"ב בשנת 2022.
כאשר 50% מצריכת האנרגיה של בניינים בארה"ב מיועדת לחימום וקירור, המערכת צריכה להיות יעילה באנרגיה בכל מחיר. יתרה מכך, שינויי אקלים והתחממות כדור הארץ יגבירו את הצורך בקירור. עם זאת, יהיו אזורים שבהם גם הביקוש לחימום יישאר גבוה ואולי אף יגדל.
מערכות גג מגניבות מסורתיות, כולל ציפויים רפלקטיביים, ממברנות, רעפים או רעפים, פועלות על פי העקרונות של קירור בתים על ידי החזרת אור השמש. פתרונות אלו גם משחררים חלק מהחום הכלוא כקרינה תרמית-אינפרא אדום. עם זאת, הבעיה עם הפתרונות הללו מתעוררת כאשר מערכות גג קרירות ממשיכות להקרין חום בחורף, מה שמעלה את עלויות החימום. בקיצור, הוא חסר יעילות אנרגטית וחסכוניות.
אם לוקחים בחשבון את כל ההיבטים הללו שהוזכרו לעיל, פתרון שיכול לעבור בין מצבי חימום וקירור בתגובה לטמפרטורת החוץ הוא לא פחות מאשר משנה משחק, יותר מכך משום שהוא פועל ללא חשמל.
הפתרון נחשב גם למלא תפקיד מכונן עבור התעשייה מכיוון שהוא יכול לתת מענה לדרישות החימום והקירור באותו בניין באותו היום. אין הרבה טכנולוגיות זמינות כיום שיכולות לעבור אוטומטית בין חימום פסיבי לקירור. הפתרונות הזמינים, לעומת זאת, אינם יעילים לרוב למעבר יומי, מכיוון שהם דורשים טווח טמפרטורות גדול למצבי מחזור.
החוקרים טוענים גם שהעיצוב שלהם הוא בעל יכולת הסתגלות גבוהה. זה יכול להשיג נקודות קביעת טמפרטורה שונות על ידי שינוי חומר שינוי הפאזה. לקירור קרינתי גבוה יותר, ביצועי חימום משופרים ועמידות מעולה, האריחים האדפטיבים צריכים רק לשנות את הציפוי שלהם.
תכונה נוספת שהופכת את הפתרון למשתלם היא העיצוב הפשוט שלו ופוטנציאל הייצור בעלות נמוכה.
בעוד שכל היתרונות והיתרונות הללו ממתינים למינוף על ידי התעשייה וייוצרו בקנה מידה ארגוני גדול יותר, מספר פתרונות בניין אחרים פועלים להפחתת צריכת אנרגיית החימום/קירור. כעת נבחן כמה פתרונות כאלה.
ציפוי גג חכם לחיסכון באנרגיה לכל עונה
מדענים המעורבים במחקר בראשות Junqiao Wu, מדען סגל במעבדת ברקלי החטיבה למדעי החומרים ופרופסור למדעי החומרים והנדסת חומרים מאוניברסיטת ברקלי ב-UC, פיתחו ציפוי גג חכם לאורך כל העונה כדי לשמור על הבתים חמים במהלך החורף וקריר במהלך הקיץ.
כמו הפתרון הקודם, גם זה אינו דורש גז טבעי או חשמל.
לפי Junqiao Wu:
"ציפוי הגג (שלנו) לכל ימות השנה עובר אוטומטית משמירה על קור רוח לחמם, בהתאם לטמפרטורת האוויר החיצונית. זה מיזוג אוויר וחימום נטול אנרגיה, ללא פליטות, הכל במכשיר אחד".
כדי להשיג את מטרתם, המדענים פיתחו חומר חדש הנקרא ציפוי קרינה מסתגל לטמפרטורה או TARC. TARC מכבה אוטומטית את הקירור הקריני בחורף, ומבטיחה שאין קירור יתר ובזבוז אנרגיה.
עם TARC במקום, מדענים מצפים שמשק הבית הממוצע בארצות הברית יחסוך עד 10% על חשמל. הפתרון מסוגל לשקף 75% מאור השמש כל השנה. עם זאת, כאשר טמפרטורת הסביבה היא מעל 25 מעלות צלזיוס או 77 מעלות פרנהייט, הפליטה התרמית שלה מגיעה לכ-90%.
Junqiao Wu, שהביע את התרגשותו ממה שהפתרון יכול להשיג, אמר:
"במקור חשבנו שהמעבר מהתחממות לקירור לא יהיה כל כך דרמטי. הסימולציות, הניסויים בחוץ וניסויי המעבדה שלנו הוכיחו אחרת - זה ממש מרגש".
לחוקרים היו תוכניות לפתח אבות טיפוס של TARC המתאימים ליישומים בקנה מידה גדול יותר. הם קיוו ש-TARC יוכיח את ערכו כציפוי מגן תרמי להארכת חיי הסוללה בסמארטפונים ומחשבים ניידים. השימושים האחרים שלו יכולים לכלול הגנה על לוויינים ומכוניות מטמפרטורות גבוהות או נמוכות במיוחד וייצור בד מווסת טמפרטורה לאוהלים, כיסויי חממה, כובעים ומעילים.
פתרונות חסכוניים באנרגיה עבור בניינים בארה"ב, במיוחד עם התמקדות בקירוי יעיל, זמינים גם ברמת הארגון. נראה כמה פתרונות כאלה בקטעים הבאים.
1. Whitco Roofing, Inc.
Whitco ממצב את עצמו כקבלן הגגות המסחרי הגדול ביותר באטלנטה ואחד מקבלני הגגות המובילים בצפון אמריקה. Whitco היא אחת מחברות גגות מסחריות בודדות בצפון אמריקה שיש לה מקצוענים מוסמכים לגג ירוק כצוות. הוא מציע גם פאנלים סולאריים לגג שיכולים לספק ביעילות יותר מ-25 אחוז מכלל האנרגיה של הבניין. הפתרונות שלה כוללים גם בידוד גגות Polyisocyanurate. מיושם נכון, פתרון זה יכול להפחית משמעותית את עלויות החימום והקירור בתרחישי שימוש מסחריים ותעשייתיים.
Whitco Roofing, שנוסדה בשנת 2005, היא א חברה בבעלות פרטית מטה מאטלנטה, ג'ורג'יה, ארצות הברית.
2. Grundfos
כשמדובר בגישה הוליסטית להפחתת צריכת אנרגיה לחימום או קירור בבניינים, Grundfos הוא השם שמופיע בראש. הפתרונות שלה מתאימים הן למבנים מסחריים והן למבני בית.
כדי להפוך חימום מסחרי חסכונית באנרגיה, Grundfos מציעה משאבות סירקולטור, לולאות ערבוב, פתרונות שאיבה מבוזרים, ערכות מאיץ, משאבות חד-שלביות מוטבעות, מאיצי הידרו ועוד הרבה יותר. לחימום חסכוני באנרגיה פנימה הגדרות ביתיות, Grundfos תלוי בעיקר במשאבות סירקולטור.
בשנת הכספים 2022 רשמה גרונדפוס מחזור נקי של 33.3 מיליארד דנמרק (2021: 28.7 מיליארד דנמרק). היא הייתה עדה לגידול במכירות של 12.1% במטבעות מקומיים לעומת שנת הכספים האחרונה (2021). התשואה על המכירות ב-2022 גדלה ל-11.8% ב-2022, בהשוואה ל-11.4% ב-2021.
3. גגות סולאריים של טסלה
התקנת גגות סולאריים של טסלה מגיעה עם הזדמנות להפעיל את הבית באמצעות מכשיר משולב לחלוטין סולרי ומערכת אחסון אנרגיה. הוא מציע 25 שנות אחריות והגנה מפני הפסקות 24/7. את הגג הסולארי משלימה Powerwall, סוללה ביתית קומפקטית לאבטחת אנרגיה מסביב לשעון. סוללות אלו מסייעות לאגור את האנרגיה המופקת מהגג הסולארי כדי להפעיל את הבית בכל עת.
מבחינת הרכב, גג סולארי כולל גם רעפי זכוכית סולאריים וגם רעפי פלדה. אריחי השמש מייצרים אנרגיה. אריחי הפלדה בדרגה אדריכלית נועדו להקנות לגג אורך חיים ועמידות בפני קורוזיה.
על פי מספרים שפורסמו רשמית על ידי החברה, הצוות הפנימי של טסלה של אנשי מקצוע בתחום האנרגיה התקין קרוב ל-4 גיגה וואט של שמש על פני כמעט 480,000 גגות. במצטבר, גגות אלו מייצרים יותר מ-25 TWh של אנרגיה נקייה.
ההגדרה כוללת גם ממירי טסלה סולאריים כדי לשמור על המערכת משולבת היטב, בטוחה, אמינה ועמידה בפני הפסקות. עם אפליקציית טסלה, אפשר לנטר את ייצור האנרגיה בזמן אמת. כמו כן, ניתן לשלוט במערכת מכל מקום עם התראות מיידיות וגישה מרחוק.
טסלה בע"מ (TSLA +% 1.63)
ברבעון השלישי של 3, טסלה רשמה הכנסה של יותר מ US $ 21.4 מיליארד דולר. הרווח התפעולי עמד על 17.2%.
מבנים והתייעלות אנרגטית: הדרך קדימה
התחממות כדור הארץ ושינויי אקלים הם דאגה תרבותית. ממשלות, גופים רגולטוריים, מועצות של מדינות וארגונים כולם להוטים להמציא פתרונות שיעזרו להשיג מודולי אנרגיה יעילים. מלבד פתרונות מיוחדים, ישנן דרכים רבות בהן ניתן להתמודד עם החששות הללו על ידי ביצוע שינויים קטנים יומיומיים במערכות הבניין שלנו.
משרד ארצות הברית ליעילות אנרגיה ואנרגיה מתחדשת ממליץ על פתרונות רבים כאלה, כמו הוספת בידוד, שימוש בתאורת LED, התקנת משאבות חום וכו'.
אנשים החיים באקלים חם ולח יכולים להשתמש בצינורות חום מייבשי לחות כדי להפחית את הלחות הפנימית ולשפר את הנוחות. מזעור הפסדי אנרגיה בתעלות היא דרך נוספת לעודד יעילות אנרגטית. בידוד התעלות ואיטום האוויר שלהם יכול להיות מועיל.
למערכות חימום מים יעילות בבניינים, אפשר לחשוב על פתרונות חסכוניים באנרגיה כמו סלילים ללא מיכל, מחממי מים עקיפים, דודי שמש וכו'. הכנסת תהליכים כמו שחזור חום ניקוז מימי הניקוז עשויה גם היא להוכיח שימוש.
ישנם יתרונות רבים להפחתת צריכת אנרגיית החימום/קירור. זה לא רק על הפחתת העלות. יש לזה יתרונות קהילתיים גדולים יותר. הם מסייעים בבניית חוסן קהילתי ומערכת נבונה מבחינה אנרגטית ושוויונית. יש קהילות מוחלשות בכל אזור הזקוקות לעזרה של טכנולוגיות ותשתיות חסכוניות כדי לקבל גישה לאספקת אנרגיה ללא הפרעה.
מערכות חסכוניות באנרגיה גם מובילות לפחות זיהום אוויר, מה שמביא תועלת לבריאות הכללית של קהילה. שריפת פחות דלק מאובנים מועילה גם לאקולוגיה שלנו, לצמחים ולבעלי החיים שמקיפים אותנו.
גם התועלת שלו לכלכלת התשתיות במדינה היא משמעותית. מערכות אנרגיה יעילות מורידות את העומס מהרשתות. זה עוזר למזער עומס ולחץ על חלוקת החשמל בכל נקודת זמן נתונה.
היתרונות כה נרחבים ומרחיקים לכת בהשפעתם שאנו זקוקים לפתרונות נוספים כמו רעפים אדפטיביים בעתיד. זה בהחלט אבן דרך מעודדת במסע לעבר יעילות וקיימות.
