Trendy Budowlane Trendy Budowlane

Glony produkują energię wykorzystywaną w budynkach – prototyp działa już 10 lat!

Dom glonów, Algenhause lub Algae House to innowacyjny budynek, który korzysta z procesów życiowych glonów, by wytworzyć energię wykorzystywaną przez mieszkańców tego obiektu. Nowatorskie rozwiązanie techniczne jest tym ciekawsze, że wspomaga oczyszczanie lokalnego powietrza z dwutlenku węgla. A jak to działa? Czy to się sprawdza? Odpowiedzi na te pytania i wiele innych znajdują się w poniższym tekście. 

Zdjęcie autora: Wojciech Słomka
Zdjęcie autora: Wojciech Słomka

Wojciech Słomka

Redaktor TERMOMODERNIZACJA.PL

Podziel się

Dom glonów ma już 10 lat

W trakcie Międzynarodowej Wystawy Budownictwa IBA w Hamburgu-Wilhelmsburg (2007 -2013) zaprezentowano kilka rozwiązań technicznych dotyczących obiektów kubaturowych skupionych wokół architektury miast przyszłości w czasach zmian klimatu. Jednym z takich projektów był budynek o zielonych ścianach – projekt BIQ (Bio Intelligent Quotient). Stanowił on przykład koncepcji „Smart Material Houses”, której celem było przedstawienie możliwości adaptowalnych konstrukcji kubaturowych i koncepcji inteligentnych technologii budowlanych w ramach IBA (Internationale Bauausstellung). Dom glonów został zaprojektowany przez Splitterwerk Architekten z Grazu, w technologii domu pasywnego. Przez kilka pierwszych lat funkcjonowania obiektu, przechodził on różnego rodzaju modernizacje, mające poprawić jego wydajność energetyczną. Dzięki staraniom inicjatywy badawczej "Zukunft Bau" (Budownictwo Przyszłości) dom ten wzbogacono o system służący fermentacji ścieków z mieszkań w biogaz oraz zainstalowano instalację ekstrakcyjną, która umożliwia zbieranie glonów w sposób ciągły podczas pracy fotobioreaktorów. Dzięki staraniom inżynierów i projektantów w 2014 r. podczas 14 Międzynarodowego Biennale Architektury w Wenecji, Edith Hemmrich, Mark Blaschitz i Jan Wurm oficjalnie przedstawili światu Algenhaus prezentując jego technologię i nazywając go pierwszym na świecie budynkiem z fasadą bioreaktora wykonaną z glonów. Po upływie kolejnych dwóch lat, w pełni działający i sprawny reaktor na glony był już gotowy. 

Szczegóły fotobioreaktorów algowych. Źródło: Wikipedia.de

Jak to jest zrobione?

System funkcjonuje w oparciu o 129 bioreaktorów umieszczonych na fasadzie budynku. Wyglądają one jak płaskie akwaria wypełnione mieszaniną wody i jednokomórkowych glonów. Całość mieszaniny reakcyjnej to aż 3 500 litrów. Bioreaktory podłączone są pod system cyrkulacji gazowej, która dostarcza glonom dwutlenku węgla. Ponadto całość konstrukcji monitorowana jest przez elektroniczny system, który mierzy między innymi gęstość mieszaniny reakcyjnej. W przypadku osiągnięcia gęstości maksymalnej, część glonów jest odławiana i transportowana do fermentacji, z której powstaje powstaje biogaz. Ten produkt natomiast przetwarzany jest na energię zasilającą budynek. System zamontowany jest na doświetlonych promieniami słońca ścianach budynku mieszkalnego. W sytuacji, kiedy temperatura w reaktorach osiąga poziom 40 stopni Celsjusza, należy je schłodzić. Pozyskana energia rozprowadzana systemem instalacji służy do ogrzewania 15 mieszkań. Stanowi to 50 proc. całkowitego zapotrzebowania na energię mieszkańców bloku. Oszacowano, że sprawność konwersji energii tego systemu  bioreaktorów wynosi  48%. Ważnym wyzwaniem  jest stałe zapewnienie dostaw dwutlenku węgla. Ten wyprodukowany w wyniku spalania biogazu jest odzyskiwany i za pomocą dyszy ponownie wprowadzony do systemu. Ewentualny nadmiar dwutlenku węgla jest magazynowany i może być lekko sprężany. W taki sposób Algenhaus tworzy obieg zamknięty i gaz nie przedostaje się do atmosfery. W domu z glonów upatruje się możliwości redukcji dwutlenku węgla pochodzącego z warunków miejskich. W takiej sytuacji, modernizacji musiałaby ulec część instalacji gazowej, w celu wbudowania nowego podajnika pobierającego gaz z powietrza po wcześniejszym oczyszczeniu. 

Przeszklona fasada budynku. Źródło: Wikipedia.de

Połączenie glonów wraz z produkcją energii wykorzystywanej do podgrzewania wody, odróżnia dom glonów od innych zielonych rozwiązań, jak np. projekt MINT w Berlinie. W przypadku tego drugiego rozwiązania, glony hodowane są bez produkcji ciepła. Co ciekawe, w okresach letnich w obu tych systemach zauważono że temperatura budynków była niższa niż w innych porównywanych. Ma to związek z pochłanianiem energii słonecznej przez glony, a tym samym zabezpieczają mieszkańców przed przegrzaniem w gorących okresach roku. Jak podali projektanci i wykonawcy domu z glonów, przez pierwsze dwa lata, trudno było utrzymać stan równowagi mieszaniny reakcyjnej. Dopiero po wprowadzeniu modyfikacji i ulepszeń, system zaczął działać bez zarzutów. 

Perspektywa na przyszłość

Dlaczego glony? Bo biologia wybranych gatunków nie jest zbyt skomplikowana. Do życia potrzebują wody, dwutlenku węgla i ciepła. Są w pełni odnawialnym źródłem energii, a ich tempo wzrostu może być od 5 do 15 razy szybsze niż wybranych gatunków roślin. Po wielu latach monitorowania wydajności systemu w domu  alg okazało się, że zakładana początkowo efektywność, w rezultacie jest nieznacznie mniejsza. Pomimo tego, że nie udało się osiągnąć zakładanego poziomu, system ma dodatni bilans energetyczny netto. Oznacza to, że produkuje więcej energii, niż zużywa. Nie jest to jednak instalacja uniwersalna. Konstruktorzy i monitorujący Algenhause podsumowali, że jest to dobre i sprawne ekorozwiązanie jednak tylko w przypadku dużych pracujących, zielonych powierzchni. Szczególnie obiecujące są tu obszary wielkich miast, gdzie podobne instalacje mogłyby być montowane na fasadach biurowców, hal sportowych, magazynów czy ekranach akustycznych wokół autostrad. Byłaby to prawdziwie zielona przyszłość. W perspektywie zmian klimatu, wszelkie technologie służące poprawie jakości powietrza, nawet w mikro skali warte są zainteresowania i określania ich ekopotencjału. Czy dom z glonami w perspektywie lat zyska na znaczeniu i stanie się powszechniejszy? Nie wiadomo. Wiadomo natomiast, że jest pierwszym, historycznym budynkiem, w których zastosowano glony w fotobioreaktorach.