บทนำสู่บ้านพลังงานศูนย์

เมื่อพูดถึงการใช้พลังงาน บ้านทุกหลังไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาเท่าเทียมกัน

อย่างแรกคือบ้านไฟฟ้าแบบดั้งเดิม บ้านทั่วไปที่ใช้พลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในสหรัฐอเมริกาใช้ไฟฟ้าประมาณ 10 กิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) ต่อตารางฟุตต่อเดือน หรือประมาณ 120 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางฟุตในหนึ่งปี [แหล่งที่มา: ToolBase ]

บ้านที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น บ้านที่มีเครื่องทำน้ำอุ่นพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาดเล็ก และเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูง ทำให้การใช้พลังงานลดลงเหลือประมาณ 84 kWh ต่อตารางฟุตในหนึ่งปี [แหล่งที่มา: ToolBase ]

แล้วก็มีบ้านที่ไม่มีพลังงานหรือ ZEH ในตอนท้ายของปีเดียวกันนั้น ZEH จบลงด้วยการไม่ใช้พลังงานเลย

อันที่จริง มันซับซ้อนกว่านั้นนิดหน่อย แต่มันใช้ได้ผลกับการใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์ บ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์นั้นมีประสิทธิภาพพอๆ กับบ้านที่ไม่มีไฟฟ้าใช้เลย มีความสะดวกสบายเหมือนบ้านทั่วไป ทั้งร้อน เย็น ให้ความบันเทิง ซักและอบแห้ง มันทำทุกอย่างได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และเมื่อเสร็จแล้ว ก็จะผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์เพียงพอที่จะครอบคลุมความต้องการพลังงานต่ำของตัวเอง

ดูเหมือนว่าค่อนข้างล้ำสมัย แต่บ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์ไม่ได้เป็นเพียงแนวคิดอีกต่อไป ในสหรัฐอเมริกา พวกมันเริ่มวางขายในรัฐที่มีแดดจัด เช่น แอริโซนา เท็กซัส และแคลิฟอร์เนีย ซึ่งเชื้อเพลิงพลังงานแสงอาทิตย์มีมากที่สุด มีบริษัทรับสร้างบ้านบางแห่งที่เน้นเฉพาะตลาด ZEH หรือตลาดใกล้ ZEH เท่านั้น

ในบทความนี้ เราจะหาคำตอบว่าบ้านเหล่านี้เกี่ยวกับอะไร - พวกเขาใช้พลังงานน้อยกว่าบ้านทั่วไป 60% อย่างไร พวกเขาใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์ได้อย่างไร และจบลงด้วยการประหยัดเงินเจ้าของบ้านหรือไม่ ในระยะยาวหรือถ้าผลประโยชน์เป็นสิ่งแวดล้อมล้วนๆ

สารบัญ

1. การก่อสร้างบ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์
2. การผลิตพลังงานในบ้าน
3. เศรษฐศาสตร์ของบ้านที่ไม่มีพลังงาน

การสร้างบ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์ไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของการใช้ระบบพลังงานแสงอาทิตย์และตู้เย็นที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในตลาด ZEH สร้างขึ้นจากพื้นฐานโดยคำนึงถึงประสิทธิภาพในการใช้พลังงาน เริ่มต้นด้วยองค์ประกอบการออกแบบและการก่อสร้างขั้นพื้นฐานที่สุด โดยมุ่งเน้นไปที่สองส่วนหลัก: การลดความต้องการพลังงานสำหรับระบบที่คำนึงถึงการใช้พลังงานส่วนใหญ่ของบ้าน และเพิ่มความสามารถในการสร้างพลังงานในตัวของบ้าน

ZEH ประกอบด้วย:

และช่วยลดความต้องการพลังงานสำหรับ:

มีผู้สร้างและสถาปนิกใช้กลอุบายมากมายเพื่อให้บรรลุเป้าหมายเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ผนัง หลังคา และฐานราก และการทำงานร่วมกันระหว่างทั้งสามนั้น สามารถออกแบบให้จัดการน้ำ ไอระเหย และการไหลของความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด การเคลือบหลังคาอาจมีค่าการสะท้อนแสงอาทิตย์สูง ชายคาและกันสาดสามารถวางและปรับขนาดได้อย่างมีกลยุทธ์เพื่อป้องกันแสงแดดในฤดูร้อนและให้แสงแดดในฤดูหนาว องค์ประกอบการออกแบบอื่นๆ อาจรวมถึง:

แม้จะมีการออกแบบและเครื่องใช้ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด ZEH ยังคงใช้พลังงานและยังคงเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า แล้วมันจะเป็น "ศูนย์พลังงาน" ได้อย่างไร? ที่เกี่ยวข้องกับการติดตั้งระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ แผงโซลาร์เซลล์บางครั้งให้พลังงานมากพอๆ กับที่บ้านใช้ และเมื่อพวกเขาไม่ทำ พวกเขาก็มีแผนคืนทุน

บ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์ใช้พลังงานน้อยกว่าบ้านมาตรฐานอย่างมาก ซึ่งน้อยกว่าถึง 60% แต่ถึงกระนั้นความต้องการพลังงานน้อยกว่า 60% ก็ยังต้องการพลังงาน ในการทำให้บ้านเป็นศูนย์พลังงาน มันต้องสร้างพลังงานของตัวเอง และต้องเป็นพลังงานสะอาด หรือจะมีประโยชน์อะไร?

แผงโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์บรรลุการผลิตพลังงานใน ZEH (มันอาจใช้พลังงานลมได้เช่นกัน แต่กังหันลมสำหรับที่อยู่อาศัยนั้นไม่เหมือนกับระบบสุริยะที่อยู่อาศัยทั่วไป) เคล็ดลับที่ทำให้ ZEH แตกต่างจากบ้านที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์แบบเก่าทั่วไปคือการผสมผสานระหว่างความต้องการไฟฟ้าที่ลดลงและการผลิตไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น . ดังนั้น ในขณะที่บ้านพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้พลังงาน 7 หรือ 10 kWh ต่อตารางฟุตต่อเดือน และผลิต 2 Solar kWh ต่อตารางฟุต ยังคงต้องหันไปใช้โครงข่ายไฟฟ้าสำหรับส่วนสำคัญของไฟฟ้า ตัวเลขสำหรับ ZEH นั้นเกือบจะสอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์ ZEH ที่ต้องการ 4 kWh ต่อตารางฟุตมีแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่สามารถสร้างได้โดยเฉลี่ย 4 kWh ต่อตารางฟุต

"โดยเฉลี่ย" เนื่องจากแผงโซลาร์เซลล์ต้องอาศัยสภาพอากาศเพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ด้วยวิธีนี้และในแง่ของการใช้พลังงานจริง (เมื่อเทียบกับการใช้พลังงานโดยเฉลี่ย) บ้านที่ไม่มีพลังงานเป็นบ้านพลังงานสุทธิเป็นศูนย์

แนวคิดก็คือทุกอย่างสมดุล

มีบางครั้ง เช่น ในฤดูหนาว (ในวันที่สั้นลง) หรือในวันที่ฝนตก ที่แผงโซลาร์เซลล์จะไม่ผลิตพลังงานทั้งหมดที่ ZEH ต้องการ และยังมีบางครั้งที่บ้านต้องการพลังงานมากขึ้น เช่น ในวันที่อากาศร้อนหรือเย็นโดยเฉพาะอย่างยิ่ง หรือเมื่อเด็กๆ เล่นโคลนและความต้องการซักรีดเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในช่วงเวลานี้ ZEH จะดึงพลังงานเพิ่มเติมที่ต้องการจากโครงข่ายไฟฟ้า

แล้วก็มีบางครั้งที่วันที่ยาวนานและดวงอาทิตย์กำลังร่วมมือกัน และสภาพอากาศไม่เอื้ออำนวย ความร้อนหรืออากาศจึงไม่จำเป็นมากนัก เมื่อบ้านต้องการพลังงานน้อยกว่าที่แผงโซลาร์เซลล์สร้างขึ้น จากนั้นแผงโซลาร์เซลล์จะส่งพลังงานส่วนเกินไปยังโครงข่ายไฟฟ้า เพื่อจ่ายพลังงานสะอาดในจุดที่จำเป็น

ปลายปีนี้การใช้พลังงานและการผลิตพลังงานน่าจะยกเลิกกัน ดังนั้น "บ้านพลังงานสุทธิศูนย์"

ดังนั้นการประหยัดพลังงานทั้งหมดนี้มีความหมายต่อเจ้าของบ้านอย่างไร? ZEH จะเสียค่าใช้จ่ายน้อยกว่าบ้านแบบเดิมหรือไม่? ในระยะสั้น ในระยะยาว หรือเคย? หรือมันเป็นเรื่องของการกอบกู้โลกทีละบ้าน?

ทำไมต้องซื้อ?

การลดการปล่อยคาร์บอนเป็นเรื่องใหญ่ หมีขั้วโลกสามารถยืนยันได้ หมู่บ้านที่แห้งแล้งในพื้นที่ชนบททั่วโลกก็เช่นกัน แต่มีข้อกังวลอื่น ๆ ด้วย ประการแรก ปัจจัยด้านเงิน

บ้านที่ไม่มีพลังงานใช้ช่วงราคา ZEH ที่สร้างขึ้นในเมือง Frisco รัฐ Texas ในปี 2547 มีมูลค่า 1 ล้านเหรียญสหรัฐ ZEH ที่สร้างขึ้นใน Edmond, Okla. ในปี 2548 มีราคาขายปลีกประมาณ 200,000 เหรียญสหรัฐ [แหล่งที่มา: Oliver ]

โดยไม่คำนึงถึงช่วงราคา การสร้างบ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์นั้นมีค่าใช้จ่ายมากกว่าการสร้างบ้านแบบดั้งเดิมที่มีขนาดและคุณสมบัติเหมือนกัน ค่าประมาณการเพิ่มขึ้นจาก 20 เปอร์เซ็นต์เป็น 60 เปอร์เซ็นต์ [แหล่งที่มา: ToolBase , Oliver ] เป็นการเพิ่มขึ้นที่ค่อนข้างมาก แต่ก็สามารถลดลงได้มากเมื่อคุณคำนึงถึงส่วนลดการประหยัดพลังงานของรัฐบาลกลางและของรัฐที่มีอยู่

แล้วก็มีบิลค่าพลังงาน $0 ทั้งหมด บ้านเดี่ยวทั่วไปในสหรัฐอเมริกาจ่ายไฟประมาณ 2,200 เหรียญสหรัฐต่อปี [แหล่งข่าว: EnergyStar ] การลดลงจนไม่มีค่าอะไรเลยสามารถประหยัดเงินได้ถึง 22,000 เหรียญในระยะเวลา 10 ปี หากคุณคำนึงถึงสิ่งจูงใจจากรัฐบาล การประหยัดพลังงานอาจชดเชยราคาซื้อที่เพิ่มขึ้นได้

มีริ้วรอยในการประมาณการประหยัดพลังงานแม้ว่า ZEH เป็น ZE เท่านั้นหากผู้คนที่อาศัยอยู่ในนั้นฝึกนิสัยด้านพลังงานที่ดี หากเจ้าของบ้านเปิดไฟทิ้งไว้ตลอดเวลา ให้เปิดเครื่องปรับอากาศที่ 60 องศาฟาเรนไฮต์ (16 องศาเซลเซียส) ในฤดูร้อนและอาบน้ำทุกวันเป็นเวลา 30 นาที การใช้พลังงานที่แท้จริงของบ้านอาจเกินกำลังการผลิต ในกรณีนั้น ค่าพลังงานจะมากกว่าศูนย์

ในท้ายที่สุด ประสิทธิภาพพลังงานที่แท้จริงของบ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์นั้นขึ้นอยู่กับผู้คนจำนวนมากที่ดูแลมัน ระบบ PV จำเป็นต้องมีการตรวจร่างกายเป็นประจำเพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด แม้แต่การติดตั้งเครื่องปรับอากาศที่มีประสิทธิภาพสูงสุดก็ยังต้องทำงานล่วงเวลาหากผู้คนเปิดประตูทิ้งไว้กลางฤดูร้อน แต่ถ้าใช้บ้านตามที่กำหนด ก็อาจก่อให้เกิดประโยชน์มากมาย ทั้งแก่เจ้าของบ้านและหมีขั้วโลก

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับบ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์และหัวข้อที่เกี่ยวข้อง โปรดดูที่ลิงก์ในหน้าถัดไป

บทความที่เกี่ยวข้อง