Почти 40% общемировых выбросов CO2, связанных с энергетикой, приходятся на сферу строительства. Ведь здания потребляют более половины мировой электроэнергии, которая используется для отопления, охлаждения и освещения. И выбросы в строительной сфере продолжают расти: в 2022 году этот показатель вырос на 1%. Мировое сообщество стремится к 2050-му году выйти на «нулевой» уровень выбросов. А для этого потребуются и фундаментальные изменения в строительном секторе: прямые выбросы CO2 по плану должны сократиться вдвое уже к 2030 году.
Углеродная нейтральность — это тренд последних лет. Многие страны приняли “курс”, по которому должны в будущем достигнуть нулевых выбросов. Это привело к поиску вариантов, которые позволят построить или переоборудовать существующие конструкции в здания с нейтральным уровнем выбросов углерода.
Углеродная нейтральность в строительстве: общемировые тенденции
Планы по достижению углеродной нейтральности пока отстают от реалий. Инвестиции в декарбонизацию зданий в 2022 году выросли на 14%. В основном, за счет стран ЕС и США. Но целевые показатели достигнуты не были.
- 81 страна внедрила в 2022 году строительные нормы, позволяющие сократить энергозатраты
- Но страны, которые не приняли никаких мер по сокращению выбросов в строительстве, ввели 2,4 миллиарда кв.м жилья. А к 2030-му года объем возводимого жилья в этих странах вырастет на 80 %, что не лучшим образом скажется на общих показателях.
Углеродная нейтральность зданий: преимущества
Источник фото: https://w.ndtvimg.com/sites/18/2015/07/30062816/green2.jpg
Старания более развитых и экономически благополучных стран могут быть сведены на нет масштабными энергозатратным стройками в других странах мира. В то же время, технологии значительно продвинулись и позволяют строить здания, которые не создают выбросы и минимально влияют на экологию в целом. Сокращение выбросов углекислого газа – это основная причиной изменения климата. Чем меньше дом потребляет и выделяет энергии, тем меньше его воздействие на окружающую среду.
- Сокращение затрат на электроэнергию, экономия на коммунальных услугах
- Они помогают сохранить планету для будущих поколений за счет снижения загрязнения, отходов и потребности в дополнительной инфраструктуре (например, новых электростанциях).
- Создание экологически чистых домов, которые могут прослужить дольше, чем традиционные: меньше отходов строительных материалов, меньше места для свалок, которое потребуется с течением времени. Это также помогает уменьшить загрязнение окружающей среды, вызванное транспортировкой всех этих материалов на большие расстояния.
Углеродная нейтральность зданий: как достигнуть?
При возведении таких зданий используются только возобновляемые ресурсы, такие как солнечная энергия или ветряные турбины. Углеродная нейтральность в строительстве может быть достигнута с помощью:
- Микро-комбинированное производство тепла и электроэнергии: преобразование тепла бытовых приборов в электроэнергию.
- Биотопливо из сельскохозяйственных материалов
- Водородные топливные элементы, работающие от солнечных батарей, установленных на крыше
- Использование экоматериалов, которые были произведены с низкими энергозатратами
- Замена энергоемкого оборудования
- Улучшение термоизоляции здания
Здания с нулевым выбросом: 5 примеров
Что такое углеродная нейтральность зданий? Такие строительные объекты потребляют и производят одинаковое число энергии, поэтому их углеродный след равен нулю. Такое здание не тратит энергию впустую, потребляет меньше воды, использует возобновляемые источники энергии, выработка и расход энергии идентичны.
Venus, Великобритания
Источник фото: https://traffordcity.co.uk/pictures/~jDhr05QEeEQrr5lDD9KXDQ/venus_fountain.jpg
Восьмиэтажный офис со стеклянными стенами, где 100% отходов либо перерабатываются, либо используются повторно для производства энергии. The Venus входит в число 25% лучших нежилых зданий Великобритании по своим экологическим показателям.
Unisphere, США
Изогнутое шестиэтажное здание со стеклянным фасадом называют себя крупнейшим в мире зданием с нулевым потреблением энергии. Установлено «энергетическое колесо (круглый массив зеркальных светильников), которое использует данные в реальном времени для мониторинга потребления энергии. Оно показывает, производит ли здание больше энергии, чем потребляет. Вся энергия из возобновляемых источников расположена на объекте, физически подключена к зданию и системе электрораспределения здания.
- Крытый бассейн для пассивного регулирования тепла.
- Внешнюю часть здания покрывают почти 3 тысячи солнечных панелей
- Интеллектуальные интегрированные системы распределяют ресурсы в соответствии необходимостью
The Forge, Великобритания
Источник фото: https://landsec.com/sites/default/files/styles/default_16_9_ratio/public/HT_14201.jpg?itok=idBZhI5b
Коммерческое здание с нулевым уровнем выбросов углерода использует по сути модульно-сборное производства — большинство элементов изготавливаются за пределами предприятия. Так проекты могут быть завершены на 40% быстрее, чем коммерческие проекты аналогичного плана с использованием более традиционных методов строительства. Сокращение выбросов — на 25%. Использовано 107 солнечных панелей, которые производят возобновляемую энергию, а площадь зеленой крыши 300 кв.м.
Плавучий офис, Нидерланды
Источник фото: https://landsec.com/sites/default/files/styles/default_16_9_ratio/public/HT_14201.jpg?itok=idBZhI5b
Трехэтажная деревянная конструкция, похожая на ковчег спроектирована так, чтобы спокойно справляться с изменениями уровня моря и даже сбоями в подаче электроэнергии.
Плавучая платформа опирается на 15 бетонных понтонов. Конструкция сделана полностью из дерева, и при необходимости ее можно легко разобрать. Все материалы можно повторно использовать или переработать, использует электроэнергию собственных солнечных панелей. Система отопления и охлаждения использует воду из гавани. По сравнению с обычными новыми зданиями чистое потребление энергии сократилось на целых 66%.
Электростанция Powerhouse Telemark, Норвегия
Здание с угловатой крышей и сверкающим фасадом имеет нулевой уровень выбросов и получило сертификат устойчивого развития BREEAM Excellence.
- Ежегодно солнечные панели здания генерируют 243 000 киловатт-часов. Этого достаточно, чтобы эксплуатировать здание и компенсировать энергию строительных материалов (через 60 лет).
- Комфортная температура в помещении поддерживается тепловыми насосами и геотермальной энергией.
- Все здание было спроектировано так, чтобы потреблять меньше энергии, чем другие подобные новостройки — почти на 70%.
Углеродная нейтральность в строительстве: Казахстан
В Казахстане с планами до достижению углеродной нейтральности все красиво на бумаге, но не так просто в реализации. РК приняла Парижское соглашение в декабре 2016 года, а к 2060-му году страна взялась достичь углеродной нейтральности. Но для этой амбициозной цели нужны значительные инвестиции в разные сектора: $666 млрд, причем речь идет в основном о частных инвестициях. Без них, как подчеркивают разработчики, план провалится.
Около 80% всех эмиссий парниковых газов в РК связано с энергетической деятельностью, куда относится и стройка. Но доля строительства в этих выбросах не так велика если сравнивать с другими секторами: энергетическая промышленность 42,4% всех эмиссий, обрабатывающая и транспорт.
Источник фото: Book (ru).pdf (nu.edu.kz)
Проще говоря, углеродная нейтральность может быть достигнута только при изменениях энергосистемы Казахстана, которая основана на использовании угля. Поэтому декарбонизацией хотят достичь в первую очередь за счет модернизации энергетики: внедрения ветряных источников электроэнергии, перевода ТЭЦ и ТЭС на газ с улавливанием углерода, строительства АЭС, улучшения системы управлением отходами, высадки лесов.
Но углеродная нейтральность зацепит и стройку: строительные объекты тянут на себя значительную часть общего потребления энергии.
Согласно с концепцией, уже к 2050 году нежилые здания Казахстана должны стать безуглеродными, а жилые — к 2060 году. Среди способов достижения этого плана — повышение энергоэффективности, переход на альтернативные источники энергоснабжения. И тут встает вопрос, как реализовать этот амбициозный план:
Модернизация зданий
Жилая застройка в РК требует термомодернизации, потому как много зданий, которые не дотягивают до современных стандартов. Но возможность ее проведения — вопрос спорный.
- 15% электроэнергии и до 40% тепловой энергии расходует именно жилой сектор.
- Средний уровень энергопотребления зданиями составляет около 270 кВтч/м2, что в два раза превышает аналогичный показатель в Европе (100–120 кВтч/м2) и существенно выше энергопотребления в России (210 кВт*ч/м2).
- Из 2,4 миллионов зданий в Казахстане 31,5% старше 50 лет, а 32,9% – старше 25 лет.
- В 2021 году 34% многоквартирных домов требовали капитального ремонта, что свидетельствует об их несоответствии современным стандартам энергоэффективности.
Основная причина низкой энергоэффективности зданий — высокие потери энергии из-за недостаточной теплоизоляции. Очевидно, что углеродная нейтральность может быть достигнута только с учетом модернизации системы.
Но 95% домов в частной собственности. А владельцам попросту невыгодно вкладывать средства в утепление, замену энергосистемы. Да, безусловно, энергоэффективные мероприятия дают существенную экономию энергоресурсов, и снижение коммунальных счетов, но эта сумма не так значительна по сравнению с затратами на утепление. В Астане провели эксперимент на жилом комплексе из 5 домов, построенном в 70-х годах показал такие результаты:
Оплата тепловой энергии в доле расходов домохозяйств Алматы невелика: 1,9% -3,6% в отопительный сезон, а в пересчете на общегодовые затраты — 0,96% – 1,83%. При этом тарифы в Казахстане не так велики, если сравнивать с западными странами, чтобы вызвать обеспокоенность собственников по поводу энергозатрат.
Хотя термомодернизация многоквартирных домов комплекса позволила снизить потребления тепловой энергии приблизительно на треть.
Эксперимент со старым жилым комплексом в Астане показал, что стоимость инвестиций из госбюджета в одно здание — около $162 тыс. Если бы собственники жилья скидывались на такую реконструкцию самостоятельно, то каждому пришлось бы вложить более 2 тыс. Это просто неподъемная стоимость для многих жителей РК, а кроме того, выгода довольно сомнительна: срок окупаемости лет.
Поэтому без госинвестиций энергомодернизация существующих зданий в РК под большим вопросом.
Углеродная нейтральность: строительство новых зданий
Некоторые стартапы предлагают инструменты аудита энергоэффективности для существующих зданий. Однако большинство из них сосредоточено на оптимизации энергоэффективности новых зданий. Вот здесь есть где развернуться, ведь проще строить изначально здание с низким углеродным следом, чем модернизировать существующее. Но согласно с исследованиями, 25–30% новых зданий в столице превышают допустимые нормы теплопотребления и не соответствуют минимальному классу энергоэффективности. Попросту, экономят на всем, чем можно и нельзя: теплозащите зданий, системах регулирования тепла, не проводят дальнейшее обслуживание систем.
В то же время, исследования проекта ПРООН-ГЭФ показали, что энергоэффективное строительство – не такое уж дорогое удовольствие. Применения различных энергоэффективных технологий и материалов, которые позволяют построить здание с классом «В+», дает:
- Плюс 10% на суммарному удорожанию квадратного метра от его стоимости.
- 40% экономия тепловой энергии
- 40-50% экономия на коммунальных платежах
Согласно с планом РК, для достижения в строительстве:
- Производство возобновляемой энергии (геотермальной, ветровой, солнечной) внутри самих зданий. Солнечные панели могут быть встроены в крышу или фасады. Интеграция происходит либо во время строительства, либо позже, чтобы сделать уже существующее здание более «экологичным». Панели производят чистую энергию как можно ближе к месту потребления и ограничивают транспортные потери.
- Более энергоэффективное оборудование и устройства, особенно для отопления.
- Конденсационные котлы, которые потребляют на 12-20% меньше энергии, чем обычные системы, работающие на жидком топливе.
- Энергосберегающие лампы (люминесцентные или светодиодные): они потребляют на 50% меньше энергии, чем лампы накаливания.
- Мониторинг и регулировка энергопотребления с помощью “умных систем”
- Системы управления для автоматизации оборудованием: они позволяют экономить без необходимости в дополнительных ресурсах. Они контролируют оборудование, помогают автоматически собирать данные, анализировать, где можно внести изменения, чтобы выполнение операций было более быстрым и эффективным.
- Автоматизированный мониторинг энергопотребления и информационные технологии помогают производителям оценить затраты энергии.
- Системы управления строительством помогают менеджерам получить полный контроль над стройкой и эксплуатацией объекта, составлять диаграммы на базе последней статистики.
- Технология BIM. Она все чаще используется в строительной отрасли, в том числе и в РК, как минимум крупными застройщиками. Технология обеспечивает доступ к данным, информации и инструментам для планирования и проектирования зданий. Эти инструменты помогают оптимизировать энергоэффективность зданий, к примеру, определить лучшее расположение относительно солнца, чтобы извлечь выгоду из естественного света, выбрать оптимальные изоляционные материалы для изоляции, планировку помещения для наилучшей вентиляции и другое.
Итоги
Ряд застройщиков РК уже работает по современным стандартам, хотя и не все. В основном, этим вопросом занимаются крупные застройщики.
План по достижению углеродной нейтральности может так и остаться на бумаге. Но многое застройщики могут делать уже сейчас — переход на использование 3D-моделирования, использование автоматизации, цифровых решений для управления строительством. Все это помогает искать более энергоэффективные решения, эффективно управлять объектом во время эксплуатации для снижения потерь тепла и выбросов. С таким решением как PlanRadar вы можете управлять объектом на протяжении всего жизненного цикла прямо со смартфона.
Наше ПО позволяет собирать данные с датчиков и мониторить показатели, анализировать в режиме онлайн для поиска энергоэффективных решений. Приложение работает с BIM, что дает возможность подобрать оптимальный вариант, попробовать новые инновационные решения. А кроме того, помогает сократить срок стройки, тем самым сокращая число выбросов. Автоматизация рутинных задач, постоянный мониторинг за каждым этапом стройки позволяют снизить число доработок, вписаться в сроки проекта. Вы можете коммуницировать всей командой на одной платформе, обмениваться данными, хранить документы на едином ресурсе создавать отчеты в пару кликов — такое инновационное решение дает возможность оптимизировать все процессы на стройке.
