Το RES4BUILD συνδυάζει ένα σύνολο διαφορετικών τεχνολογιών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας ενσωματωμένων σε κτίρια, σε μια οικονομικά αποδοτική λύση για τη μείωση των εκπομπών CO2 λόγω κατανάλωσης ενέργειας στα κτίρια. Το ερευνητικό έργο μελετά ευέλικτες λύσεις, έτσι ώστε να μπορούν να εφαρμόζονται σε μια μεγάλη ποικιλία κτιρίων, νέων ή ανακαινισμένων, προσαρμοσμένων στο μέγεθος τους, τον τύπο τους και τις κλιματολογικές ζώνες της τοποθεσίας τους. Η καινοτομία του έργου εστιάζει σε μια πρωτότυπη αντλία θερμότητας πολλαπλών πηγών με διαδοχική διαμόρφωση, συμπεριλαμβανομένης μιας μαγνητοθερμιδικής συμπίεσης (magnetocaloric) (bottom cycle) και μιας αντλίας θερμότητας συμπίεσης ατμού (top cycle). Αυτή η καινοτόμος αντλία θερμότητας θα συνδυαστεί με άλλες τεχνολογίες, οι οποίες θα επιλεγούν κατά περίπτωση από έναν τυπικό εξοπλισμό που διατίθεται στην αγορά και από καινοτόμα εξαρτήματα που θα αναπτυχθούν στο πλαίσιο του έργου. Τα νέα συστατικά περιλαμβάνουν καινοτόμους συλλέκτες που ενσωματώνονται σε ένα πάνελ φωτοβολταϊκών στοιχείων με συλλέκτες ηλιακής θερμικής ενέργειας (PV/T) και αποθήκευση θερμικής ενέργειας σε γεωθερμικά πηγάδια (BTES).
Η περιβαλλοντική (και κατά περίπτωση γεωθερμική) ενέργεια που χρησιμοποιείται από την αντλία θερμότητας θα συνδυάζεται με ηλιακή ενέργεια, η οποία θα συλλέγεται μέσω καινοτόμων συλλεκτών που ενσωματώνονται σε φωτοβολταϊκά (PV) και θερμικούς συλλέκτες με αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός συνδυασμένου συλλέκτη (PV/T) . Η αντλία θερμότητας θα καταναλώνει ενέργεια από την ηλεκτρική ενέργεια που θα παράγουν οι συλλέκτες PV/T, ενώ θα λειτουργεί με ηλιακή υποβοήθηση κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Επομένως, η αντλία θερμότητας θα τροφοδοτείται από θερμότητα χαμηλής θερμοκρασίας που παράγεται από το PV/T, αυξάνοντας την απόδοση τόσο του ηλιακού συλλέκτη όσο και της αντλίας θερμότητας σε ψυχρές συνθήκες περιβάλλοντος. Επίσης, πρόσθετη ηλεκτρική ενέργεια για την κάλυψη άλλων αναγκών κτιρίου μπορεί να παρασχεθεί μέσω φωτοβολταϊκών (PV) ή ενσωματωμένων φωτοβολταϊκών πανέλων στα κτίρια (BIPV).
Επιπρόσθετα, μια απλή αποθήκη θερμικής ενέργειας, χαμηλής θερμοκρασίας και μικρής διάρκειας θα χρησιμοποιηθεί για την αποθήκευση της θερμότητας που παράγεται από το PV/T με τη μορφή ζεστού νερού. Η θερμοκρασία της αποθηκευμένης θερμότητας θα ελέγχεται, προκειμένου να μεγιστοποιηθεί η ολοκληρωμένη απόδοση της αντλίας θερμότητας και του PV/T το χειμώνα. Δύο επιπλέον μικρές δεξαμενές αποθήκευσης περιλαμβάνονται για την αποθήκευση της παραγόμενης θερμότητας για θέρμανση χώρων και για ζεστό νερό οικιακής χρήσης (DHW), παρέχοντας επιπλέον βαθμό ελευθερίας στο σύστημα ελέγχου. Επιπλέον, θα χρησιμοποιηθεί η αποθήκευση θερμικής ενέργειας σε πηγάδια (BTES), όταν είναι δυνατό, για μακροχρόνια ή εποχιακή αποθήκευση.
Επιπλέον, θα αναπτυχθούν ένα καινοτόμο μοντέλο και έλεγχος του συστήματος και θα ενσωματωθεί στο Σύστημα Διαχείρισης Ενέργειας Κτιρίου (BEMS). Αυτό θα επιτρέπει τη βελτιστοποίηση της χρήσης του συστήματος, τηρώντας παράλληλα τις ανάγκες και τις απαιτήσεις των τελικών χρηστών. Στο πλαίσιο αυτής της διαδικασίας, η απόκριση ζήτησης θα ενεργοποιηθεί, αξιοποιώντας την ευελιξία στη ζήτηση, η οποία μπορεί να βελτιωθεί μέσω έξυπνων συσκευών και έξυπνης φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων.
Η δοκιμή των πρωτοτύπων συστημάτων θα πραγματοποιηθεί στην Ελλάδα, τη Δανία και το Βέλγιο. Οι χώρες έχουν επιλεγεί για να αντιπροσωπεύουν διαφορετικές κλιματολογικές συνθήκες, αλλά επίσης βασίζονται στην τοποθεσία των εταίρων του ερευνητικού έργου που διαθέτουν την τεχνογνωσία και τις εγκαταστάσεις για τη διεξαγωγή των δοκιμών.
Το έργο υιοθετεί μια προσέγγιση συν-ανάπτυξης, όπου οι τελικοί χρήστες και άλλοι σχετικοί ενδιαφερόμενοι συμμετέχουν σε μια διαδραστική και επαναληπτική διαδικασία, με αποτέλεσμα ένα συν-σχεδιασμένο σύστημα RES4BUILD που πληροί τεχνικές και μη-τεχνικές απαιτήσεις χρήστη και εγκαταστάτη. Παράλληλα, θα διεξαχθεί μια πλήρης αξιολόγηση κύκλου ζωής (LCA) και ανάλυση κύκλου οικονομίας (LCE), δείχνοντας από πρώιμο στάδιο τον πραγματικό αντίκτυπο κάθε προτεινόμενου σχεδιασμού.
Παρακάτω, απεικονίζεται η συνολική ιδέα για χειμερινή και καλοκαιρινή λειτουργία.
Σχήμα 1. Το RES4BUILD για καλοκαιρινή λειτουργία
Σχήμα 2. Το RES4BUILD για χειμερινή λειτουργία
Φορείς σύμπραξης
- Wirtschaft und Infrastruktur GmbH & Co. Planungs KG (WIP)
- National Centre for Scientific Research Demokritos (NCSRD)
- Empowered by KU Leuven, VITO, imec & UHasselt
- Danmarks Tekniske Universitet (DTU)
- Teknologisk Institut (DTI)
- Universitaet Stuttgart (USTUTT)
- Ove Arup & Partners Ireland (ARUP)
- Stichting Joint Implementation Network (JIN)
- Baltic Energy Conservation Agency (BAPE)
- ThermoVault BVBA (THERMOVAULT
- Terra Energy NV (TERRA)
- Solarus Sunpower B.V. (SOLARUS)
- Högskolan i Gävle (HIG)
- Intrigo Ltd (INTRIGO)