Архитектурна тенденция - Сгради "извън мрежата"/ Off the grid Buidlings - част 1

Напоследък все по-често чуваме да се говори за "сгради извън мрежата/off grid buildings". Всеки би искал "да резне монополите", а доста хора се надяват да направят и пари от това. Нека обаче "надникнем отвисоко" в темата и защо тя е важна за сградите:

1.Кратка история на комуналните услуги (мрежата)

Комуналните услуги във видът в които са ни познати днес възникват в края на XIX век с идването на индустриалната революция и откриването на електричеството. Постепенно те се оформят, като стандарт и глобална мрежа (накратко "мрежата") от началото до средата на XX век. В днешно време зависимостта на сградите ни  към "мрежата" постепенно е станала неоспорима.

Основния елемент на "мрежата" е електроразпределителната мрежа, като основен източник на енергия, поради което тя ще бъде основния акцент на тази публикация. По същество тя е съставена от огромни електроцентрали(обслужващи радиус от 100-500 км) за производство на енергия, голямо количество станции и съоръжения за разпределение, милиони километри кабели и армия от работници за обслужване на системата. Този тип системи функционират непроменено от преди средата на XX век и са зародени от техническия прогрес и политико-икономическите системи (най-вече системата за разпределение на петрол, газ и въглища) по това време. Основно тяхно предимство е ефективния добив на енергия в големите електроцентрали. За съжаление той е съпроводен с редица недостатъци: създават монополно положение и социални зависимости, огромна и неефективна структура за разпределение, инертност и ниска гъвкавост, уязвимост на системата от нейните размери.

Останалите комунални услуги от "мрежата" са подобни (често в по-малък мащаб) на електроразпределителната мрежа и са в различна степен обвързани с нея. Това са водоснабдяване, канализация, топлоснабдяване, газоснабдяване и сметопреработване. Телекомуникациите към днешна дата са със сравнително независима и динамична/демократична структура. (не случайно на английски те се означават с два различни термина - grid и net)
Паралелно с това през целия XX век на много места все още продължават да съществуват сгради "извън мрежата" особено на труднодостъпни/слабо населени места и в развиващите се страни по екваториалния пояс. Те се възползват от част от научните постижения (фотоволтаици, вятърни генератори.....), но имат сравнително слабо развитие и са откъснати по-скоро по необходимост отколкото по ясно желание на собствениците им.

2.Технически иновации и потенциала за "откъсване от мрежата"

Към края на XX век и началото на  XXI век се появяват редица иновации, които правят частичното или цялостно "откъсване от мрежата" напълно примамливо. Тези иновации са основно в две направления:

• добив на енергия - с напредването на технологиите се появяват все повече и различни начини за добив на енергия без да има нужда от масивни централи и колосална разпределителна мрежа. Те имат сравнително широк спектър и се развиват непрестанно: започвайки от фотоволтаици, вятърни турбини, малки водни централи, малки газови централи, инсталации за биогаз, различни системи за преработка на отпадъчна топлина и енергия....

• ефективно използване на енергия - използваната енергия за единица работа в последните деситилетия е намаляла рязко поради повишаването на цената на енергията. Най-евтината енергия е спестената. Новите енергоефективни сгради изразходват в пъти (до десетки) по-малко енергия спрямо аналозите си от преди 20 години. Разчита се на все по-директното използване на енергията - например топла вода от слънцето. Технологичните процеси се оптимизират непрекъснато поради високата цена на енергията.

Всичко това създава възможности за доста ефективно и успешно във финансово отношение откъсване от "мрежата", чрез изцяло автономни структури или "нов тип гъвкава мрежа" на доста по-ниско ниво. Това ще доведе до редица преимущества:

• за индивидуалния потребител това ще означава пълна независимост или поне право на избор в конкурентна среда
• за дребните и средните предприемачи това ще означава възможност за навлизане в един пазар, които е бил затворен за тях - енергийния. 
• за държавните организации това ще означава сваляне на значителен товар от плещите им в лицето на сегашните огромни организации за извършване на комунални услуги.
• от техническа гледна точка това ще бъде много по-гъвкава, съвършена, опростена, екологична и ефективна система за производство, разпределение и употреба на енергия.

3.Технически трудности

Нуждата ни от енергия за отделен човек е спаднала драстично, а начините и за добиване стават все повече и все по-достъпни. Остава обаче един изначален проблем с енергията, който съществува и в сегашната електроразпределителна мрежа - консумацията и производството на енергия са променливи величини. Предприятията, учебните заведения и офисите работят основно денем, а жилищата ни се ползват нощем и в почивните дни. Сградите имат нужда от отопление зимата, а слънчева енергия има основно лятото.

Сегашната "мрежа" се бори с този проблем, чрез големите си мащаби и сложна система за наблюдение и управление. При сградите "извън мрежата" този проблем се засилва от намаляване на мащаба и увеличаване на колебанията.

Разбира се всяка трудност е потенциална възможност, която предстои да се развива: системи за микроенергиен мениджмънт, енергийни софтуери,  различни типове батерии, мрежи за преразпределение на ниско ниво, обединения на съседни потребители......

4.Варианти на сгради "извън мрежата" и вероятни насоки за развитие

Развитието на "сгради извън мрежата" се очертава, като основна тенденция в архитектурата и строителството. Насоките, които аз виждам са три спрямо начина, по които се отнасят към съществуващата "мрежа":

• Сгради изцяло "извън мрежата". Това са изцяло автономни сгради по подобие и на сега съществуващите. Разликата е, че с помощта на техническите иновации те стават все по-достъпни, желани и изгодни. Такива сгради ще виждаме все по-често и по-близо до и в урбанизираните територии, които сме свикнали да са запазена територия за "мрежата". Те представляват сгради със собствено производство и акумулиране на енергия, собствено водоснабдяване, собствено пречистване/рециклиране на вода и отпадъци. Често те са и със собствено частично или изцяло производство на храна.

• Сгради частично "извън мрежата". Това са сгради, които се намират в обхвата на "мрежата", но са автономни в голяма степен. Например това са нискоенергийни сгради с частичен собствен добив на електроенергия. Част от тези сгради могат да бъдат и напълно автономни, но се възползват от наличната и достъпна инфраструктура. В момента това е най-развиващия се тип сгради поради тяхната достъпност и множество вариации.

• Микромрежи. Това е автономна група от сгради варираща от няколко съседни постройки до квартал или няколко квартала. Представляват групи от нискоенергийни сгради имащи обща "микромрежа" за съхранение и разпределение на енергия. Предимството при тях е по-равномерното разпределение на енергията, особено ако са сгради с разнородна функция (жилища, офиси, училища...). Също така, те могат да използват и малко по-големи източници на енергия, като станции на биомаса, газ или малки водноелектрически централи. Това е най-перспективния тип поради неговата гъвкавост, икономичност и възможност за вписване в градовете и техните социални структури.