Bateria termiczna. Zasada działania i korzyści
Kluczowym elementem całego systemu jest bateria termiczna wykorzystująca materiały zmiennofazowe. To specjalne substancje, takie jak sole czy woski, które pod wpływem temperatury zmieniają swój stan skupienia. Gdy jest cieplej, topią się, absorbując przy tym duże ilości energii cieplnej. Kiedy temperatura spada, proces się odwraca. Wtedy to materiały krzepną, uwalniając zmagazynowane ciepło. Dzięki temu prostemu mechanizmowi dom może gromadzić energię słoneczną wyprodukowaną w ciągu dnia i wykorzystywać ją w godzinach wieczornych, gdy panele nie pracują. Efekt? Wykorzystanie własnej energii słonecznej wzrosło o 60% w porównaniu do standardowych instalacji. To zasadnicza różnica między zwykłym systemem fotowoltaicznym a inteligentnym rozwiązaniem energetycznym. Pompę ciepła można uznać za drugi filar całego układu. Joshua Pearce, jeden z naukowców zaangażowanych w projekt, wyjaśnia jej działanie:
Jeśli możemy używać odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna, do dostarczania energii elektrycznej do naszych domów, a następnie przenosić tę energię do pompy ciepła, za każdą jednostkę energii elektrycznej otrzymujemy trzy jednostki ciepła, co czyni je w 300 procentach lub bardziej wydajnymi
Czytaj też: UOKiK wykrył nieprawidłowości w 94% pomp ciepła spoza UE. Szokujący wynik raportu
Skalowanie technologii. Wyzwania adaptacyjne
Zespół badawczy pracuje nad tym, aby cały system dało się zastosować w istniejących budynkach bez konieczności przeprowadzania poważnych remontów. To niezwykle istotne, ponieważ większość Kanadyjczyków mieszka w domach wybudowanych przed laty. Stawianie nowych, energooszczędnych budynków to tylko część rozwiązania: prawdziwy przełom nastanie dopiero wtedy, gdy uda się zmodernizować starsze zasoby mieszkaniowe. Problemem okazują się regulacje prawne. W Kanadzie procedury dopuszczające pompy ciepła i baterie termiczne do powszechnego użytku wciąż są w fazie rozwoju. Dla porównania, w Stanach Zjednoczonych te technologie funkcjonują od dłuższego czasu. Shafquat Rana, główny badacz projektu, podkreśla znaczenie tych zmian:
Zmiany klimatyczne są realne i potrzebujemy, aby każdy włożył choćby niewielki wysiłek w walkę. Dekarbonizacja sektora mieszkaniowego to łatwo dostępne rozwiązanie, które każdy może dostrzec
W ostatnich latach koszt energii słonecznej spadł poniżej cen prądu z sieci, co sprawia, że fotowoltaika staje się atrakcyjną opcją nie tylko dla ekologicznych entuzjastów, ale także dla osób szukających oszczędności. Dodatkowym atutem jest fakt, że energia słoneczna stanowi naturalne zabezpieczenie przed wzrostem cen gazu ziemnego, którego koszty są zmienne.
Cele klimatyczne. Rozbieżność między planami a realizacją
Kanada zobowiązała się do redukcji emisji o 40-45% do 2030 roku w porównaniu z poziomem z 2005 oraz osiągnięcia zerowej emisji netto do 2050 roku. Cele te mają moc prawną na poziomie federalnym. Niestety, obecne tempo działań jest dalece niewystarczające, aby je zrealizować. W 2023 roku całkowita moc instalacji fotowoltaicznych w Kanadzie wynosiła zaledwie 4,6 gigawata. Roczne tempo wzrostu utrzymywało się na poziomie 6,61%. Przy takim tempie rozwoju, do 2050 roku kraj dysponowałby około 23 gigawatami mocy słonecznej. Brzmi imponująco? Aby spełnić zobowiązania klimatyczne, Kanada potrzebuje od 1847 do 2019 gigawatów, w zależności od dynamiki wzrostu zapotrzebowania na energię.
Czytaj też: Metanol zamiast ropy w silnikach. Testy pokazują obiecujące rezultaty
Ta przepaść liczbowo sięga niemal dwóch rzędów wielkości. Obecna polityka energetyczna po prostu nie odpowiada skali wyzwania. Realizacja tak ambitnego planu wymagałaby przeznaczenia od około 5,7 do 7,2 miliona hektarów gruntów pod instalacje fotowoltaiczne, choć część z nich mogłaby służyć równocześnie celom rolniczym.
Aspekty ekonomiczne. Koszty i korzyści transformacji
Masowe wdrożenie technologii słonecznych mogłoby wygenerować od 5,5 do 6 milionów miejsc pracy do 2050 roku. To znaczący impuls dla kanadyjskiej gospodarki. Jednak po drugiej stronie równania znajdują się koszty inwestycyjne. Rząd szacuje, iż na realizację celów klimatycznych potrzeba około 150 miliardów dolarów kanadyjskich, czyli w przeliczeniu około 450 miliardów złotych.
Badacze obliczyli jednak, że przy obecnych cenach modułów fotowoltaicznych ta kwota pozwoliłaby na zapewnienie zaledwie 100-150 gigawatów mocy. To wciąż za mało w stosunku do potrzeb. Warto jednak pamiętać, że wydatki na fotowoltaikę należy traktować jako inwestycję, a nie koszt. Każdy zainstalowany kilowat oznacza niższe rachunki za energię przez kolejne 25 lat eksploatacji paneli. Dom w mieście Komoka stanowi praktyczny dowód skuteczności technologii. Cały system okazał się czterokrotnie bardziej energooszczędny niż tradycyjne rozwiązania. Jaime Crncich, budowniczy zaangażowany w projekt, zwraca uwagę na dodatkowy wymiar całego przedsięwzięcia:
Mamy wyjątkową okazję zarówno do tworzenia, jak i konsumowania energii w naszych domach, i naprawdę interesujące jest obserwowanie, zarówno jako właściciel, jak i budowniczy, jak te dwie rzeczy się równoważą
Zespół naukowców planuje monitorować działanie domu przez cały rok, aby zebrać dane z różnych pór roku. Jeśli wyniki potwierdzą wstępne obserwacje, kolejnym krokiem będzie rozszerzenie projektu na inne budynki w Kanadzie, a docelowo również poza jej granicami. Jednak prawdziwa zmiana wymaga czegoś więcej niż udanych pilotaży – konieczne są zdecydowane działania polityczne i świadomość skali wyzwania.