Conceptul EATON pentru Clădiri Verzi (I)

Ing. Sorin Zaharia

Ca o companie lider în gestionarea energiei, Eaton este ideal poziționat pentru a aborda una dintre cele mai importante provocări ale vremurilor actuale în contextul creșterii continue a cererii de energie: reducerea costurilor și a impactului ecologic asupra mediului. Sprijinind de peste 100 ani partenerii săi, Eaton a oferit mereu idei noi privind modul de utilizare a energiei în condiții de siguranță, eficiență, fiabilitate și prietenos cu mediul.

Auzim tot mai des în ultima perioadă termeni ca “eficiență energetică”, ”sustenabilitate/durabilitate”, “energii alternative din surse regenerabile”, “clădiri verzi” etc…, concepte menite să ne îmbunătățească modul de viață, să ne facă într-o oarecare măsură mai responsabili de viitorul nostru și, de ce nu, și al planetei.

În ce măsură vor reuși? Rămâne de văzut. Cert este că tendința actuală spre un astfel de viitor se bazează pe un sigur scop: utilizarea mai rațională a resurselor cu cât mai puține implicații nedorite asupra climei. Și acest lucru nu se poate obține decât prin responsabilitatea și educarea oamenilor în acest scop, arătându-le că doar cu puțin efort și imaginație se pot schimba multe lucruri în viitor, chiar dacă poate, pe moment, nu vedem rezultate imediate.

Pentru că dacă construim acum, nu construim doar pentru câțiva ani și doar pentru noi, ci trebuie să gândim că vom construi pentru mult timp și pentru generațiile viitoare. Astfel, clădirile viitorului (construite în prezent), trebuie să aibă la bază conceptul de “clădire verde”, concept care prinde din ce în ce mai mult contur și care, împreună cu celelalte măsuri privind siguranța energetică (utilizând energie competitivă și „curată”, bazată tot mai mult pe surse regenerabile), dezvoltarea durabilă, protecția mediului și limitarea schimbărilor climatice, pot defini viitorul. Este cunoscut faptul că, în prezent, aproape 40% din cantitatea de emisii de CO2 în atmosferă provine din sectorul rezidențial și, în special, de la clădirile de birouri. În acest sens, accentul major pentru reducerea impactului asupra mediului se pune pe clădirile ce urmează să fie construite. În plus, toate aceste măsuri, menite să protejeze mediul și să îmbunătățească modul nostru de viață, s-au concretizat în reglementări și directive impuse sau recomandate de către Uniunea Europeană (la care România este parte) spre a fi adoptate prin legi locale.

În acest sens, Comisia Europeană a publicat E9351264 Planul pentru Eficiență Energetică, prin care se arată strategia Uniunii Europene de a economisi 20% din consumul de energie primară până în 2020. Această reducere este unul dintre obiectivele principale incluse în Pachetul de Energie și Schimbare Climatică (principiul UE 20/20/20: 20%-reduceri de emisii de CO2, 20%-creșteri ale cotei din surse regenerabile, 20%-economii de energie). Directiva privind Performanța Energetică în Clădiri (Directiva 2010/31/UE) și Directiva privind încurajarea producerii de energie din surse regenerabile (2009/28/EC)  stabilesc termene și direcții clare pentru creșterea nivelului de performanță energetică și integrarea soluțiilor de producere a energiei din surse regenerabile în clădiri, transpuse până acum în România prin legile 372/2005, 220/2008 sau 139/2010.

Tehnologiile durabile în clădiri sunt indispensabile pentru atingerea obiectivelor ambițioase europene de protecție a climei. Tehnologiile există – aceasta este doar o chestiune de implementare. Studiile sugerează că, prin aplicarea sistematică a acestora, se pot obține:

• Reducerea costurilor totale de energie cu 30 până la 50%;
• Reducerea emisiilor de CO₂ cu 35%;
• Reducerea cantității de deșeuri generate cu 70%;
• Reducerea consumului de apă cu 40%.

În acest context social, de mediu și legislativ și prin prisma faptului că tot mai mulți proprietari de clădiri își doresc chiriași cu un înalt standard de performanță, iar chiriașii la rândul lor, doresc să locuiască sau să lucreze în clădiri eficiente din toate punctele de vedere, apare tot mai conturată ideea construirii de “clădiri verzi”.

Dar ce înseamnă o “clădire verde”? În contextul actual, s-a încercat să se definească în mai multe moduri acest concept. Cu toate aceste definiții, o “clădire verde” rămâne o construcție care lasă o amprentă cât mai mică asupra mediului, oferind totodată confortul necesar celor ce o locuiesc, creându-le un mediu sănătos și propice dezvoltării.

Cât de “verde” poate fi o cladire? Rămâne la latitudinea fiecăruia dintre cei implicați. Fie că dorim doar o reducere a consumului de energie termică/ electrică sau doar o reducere a costurilor cu întreținerea clădirii, sau o creștere a calității chiriașilor, fie ca țintim către o acreditare (LEED, BREEAM, DGNB etc.), toți trebuie să cunoaștem tot ce se poate face pentru crearea unei astfel de clădiri, utilizând o serie de procese responsabile din punct de vedere al protecției mediului și oamenilor și care trebuie să fie eficientă din punct de vedere al consumului de energie pe toată durata de viață a acesteia: începând cu proiectarea și alegerea locului pentru construcție și a șantierului, continuând cu construcția, operarea și întreținerea, renovarea și reutilizarea ei până la “de-construcție” (termen tot mai utilizat pentru a defini demolarea și reciclarea materialelor rezultate din demolare).

Simplificând, o “clădire verde” poate fi definită pe trei direcții:

• Protecția sănătății oamenilor și îmbunătățirea productivității angajaților;
• Reducerea deșeurilor produse, a poluării și a degradării mediului înconjurător;
• Eficiență în utilizarea energiei, a apei și a celorlalte resurse.

Din perspectiva eficienței energetice, putem clasifica o astfel clădire ca fiind una care poate fi o sursă proprie de energie sau care consumă cât mai puțină energie din surse standard, prin alegerea corectă a echipamentelor, eliminarea armonicilor (prin filtre), a consumurilor reactive (prin instalații de compensare), a perturbațiilor din sistem (prin utilizarea UPS-urilor), printr-un control eficient al iluminatului (prin utilizarea iluminatului natural, al senzorilor de lumină și de prezență), al pompelor și motoarelor de acționare (prin utilizarea convertizoarelor de frecvență), prin măsurarea consumului de energie și programarea consumatorilor în funcție de vârfurile de consum.

Infrastructura electrică, în special, este un factor decisiv pentru valoarea unică a unei clădiri și, în final, pentru beneficiul acesteia. Fiind “verde”, prin investiții în sistemele de management al energiei o clădire poate fi profitabilă din prima zi, așa cum o arată studiile:

• Reduce costurile totale cu exploatarea cu aproape 10%;
• Crește valoarea proprietății cu 7%;
• Crește costurile suplimentare doar la un nivel relativ scăzut de 5%.

Din ce în ce mai multe produse Eaton satisfac cele mai înalte cerințe de durabilitate și de eficiență. Ele poartă simbolul “Frunza verde” de mediu:

• Soluții pentru clădiri verzi;
• Fără SF6 pentru medie tensiune;
• Variatoare de frecvență;
• Sisteme de masura Power Xpert®;
• Sistem UPS 9395.

Eaton își etichetează produsele energetice eficiente și cu emisii reduse cu eticheta “frunza verde”. Aceste produse depășesc cele mai înalte standarde internaționale pentru protecția climei și de compatibilitate cu mediul înconjurător.

Filosofia EATON pentru “clădirile verzi” vizează toate echipamentele electrice care sunt înglobate în structura unei clădiri și care ajută la eficientizarea acesteia din punct de vedere energetic.

Soluții fotovoltaice

Soarele oferă de 15.000 ori cantitatea de energie necesară la nivel mondial fiabil și în mod gratuit, oferind un potențial enorm de energie fără degajare de carbon. Energia solară devine tot mai importantă, în special în alimentarea cu energie a clădirilor, EATON având competențe în domeniu și fiind capabil de a oferi tehnologia necesară pentru a introduce această energie în rețeaua electrică atât pentru case, cât și pentru parcuri solare. Gama noastră de produse fotovoltaice combină elemente cum ar fi echipamente de comutație, invertoare și “PV fireman’s switch”, care deconectează în condiții de siguranță sistemul fotovoltaic de la sursa de tensiune în timpul unui incendiu.

Cu o gamă de invertoare eficiente și sigure de înaltă performanță, EATON garantează un randament sporit al energiei electrice într-un sistem fotovoltaic, oferind invertoare monofazate de la 1500 W până la 4600 W și trifazate de 10, 15 și 20kW, ce pot fi utilizate atât în montaj interior IP43, cât și în montaj exterior IP65, pentru a servi cerințelor individuale ale fiecărui sistem fotovoltaic.

Întreruptoarele în curent continuu cu protecție la scurt-circuit PKZ-SOL, împreună cu separatoarele de sarcină dintre panourile fotovoltaice și invertor P-SOL, precum și cu dispozitivele în DC de protecție la supratensiune de origine atmosferică, dezvoltate special pentru aplicațiile fotovoltaice SOL-SP, protejează invertoarele și întregul sistem fotovoltaic pentru tensiuni până la 1000Vcc, fiind o garanție a rentabilității sistemului.

De asemenea, asigurăm cerințele de siguranță necesare pentru sistem și persoane cu componente suplimentare.  Butonul de siguranță “PV fireman’s switch” deconectează de la distanță sistemul fotovoltaic pentru a asigura stingerea incendiilor, știut fiind faptul că sistemele solare reprezintă o problemă pentru stingerea incendiilor, acestea generand tensiune până la 1.000 Vcc, pe o linie care rămâne activă chiar și după deconectarea de la rețeaua clădirii. Acest lucru pune în pericol viața pompierilor care intră în clădire. Comutatorul SOL30-SAFETY de la EATON oferă soluția. Se deconectează liniile fotovoltaice de la modulele solare pentru a elimina pericolul electrocutarii la stingerea incendiilor.

Sisteme de management al clădirilor

Ceea ce lipsește astăzi în conceptul de monitorizare a energiei în clădiri este o vedere de ansamblu a sistemului, ca un întreg. EATON oferă această transparență cu Power Xpert®, primul sistem care tratează alimentarea cu energie ca pe un factor strategic cheie, acesta fiind un sistem de monitorizare a puterii pentru clădiri mari. Power Xpert® recunoaște și analizează potențialele defecțiuni ca urmare a slabei calități a energiei electrice și previne defectele care pot apărea. Consumul de energie și eficiența întregului sistem de management sunt, de asemenea, întotdeauna vizibile, în timp real, pentru una sau mai multe clădiri. Utilizând acest sistem se pot lista detaliat consumul de energie și calitatea energiei electrice, stabili perioadele pentru reparații și intervalele de service, alerta atunci când apar abateri, detecta din timp defecțiunile în vederea prevenirii pagubelor, estima timpii și costurile aferente.

EATON Power Xpert® include infrastructura electrică a clădirii într-un sistem integrat cu legătură la Ethernet. Toate datele legate de calitatea energiei, cerință și consum sunt înregistrate în sistem. Acest lucru vă oferă o imagine de ansamblu a tuturor evenimentelor relevante. Acesta vă permite să vedeți modul în care acestea sunt legate și să trageți imediat o concluzie. Astfel, consumul de energie este redus iar calitatea alimentării cu energie crește; blocajele și alte probleme sunt depistate din timp, iar erorile sunt eliminate rapid.

Și pentru locuințe și clădiri comerciale mici există un sistem activ, XCOMFORT, care monitorizează și automatizează inteligent și fără fir instalațiile de încălzire și de ventilație, circuitele de iluminat și cele electrice, fiecare casă devenind o “casă de economisire” a energiei. Costurile cu utilitățile scad, confortul propriu crește: senzori pentru calitatea aerului asigură o ventilație adecvată, julezelele “cunosc” poziția soarelui și viteza vântului, sistemul de încălzire se ajustează în consecință la vânt și intemperii.

Module de control, cum ar fi ROOM MANAGER sau HOME MANAGER controlează energia în toate camerele. Acesta preia sarcinile de control în casele cu consum redus de energie, casele pasive și clădirile vechi, chiar modernizate cu ajutorul tehnologiei “wireless” moderne. Acestea nu doar monitorizează toate stările de funcționare ale sistemului ci, de asemenea, sunt în permanent contact cu interfețe, senzori, elemente de comutare, întrerupătoare, dimmer-e, intrări analogice și binare ce sunt disponibile pentru aproape orice aplicație.

Furnizarea fără întrerupere a energiei

Este indispensabilă disponibilitatea componentelor critice de automatizare a clădirii, cum ar fi sistemele de securitate, sistemele de stingere a incendiilor, elementele vitale și elementele de comunicații, camerele de servere și centrele de stocare a datelor. Soluțiile noastre inovatoare pentru calitatea energiei electrice, nu numai că protejează aceste sisteme de automatizare pentru clădiri și facilități IT, dar au, de asemenea, o contribuție valoroasă la reducerea consumului de energie în întreaga clădire.

Portofoliul complet al EATON oferă soluții extrem de eficiente pentru o protecție sigură, incluzând o ofertă foarte variată de servicii pentru a asigura o disponibilitate maximă a performanțelor UPS-urilor. Iluminatul de urgență, sistemele de securitate, alarmele de incendiu și serviciile de management al clădirilor continuă să lucreze fiabil chiar și atunci când există disfuncționalități majore în alimentarea cu energie electrică.

Utilizând UPS-urile EATON aveți garanția unei fiabilități maxime și a unei surse neîntreruptibile bazate pe tehnologii de eficiență a energiei semnificativ mai mare (cu până la 50%) comparativ cu sistemele tradiționale de UPS, cu cheltuieli de operare reduse. Datorită arhitecturii revoluționare Energy Advantage Architecture (EAA), acestea sunt cu până la 99% eficiente pentru consumuri de energie semnificativ mai mici. Energy Advantage Architecture conține două tehnologii pentru UPS-urile trifazate, Variable Module Management System (VMMS) și Energy Saver System (ESS), care maximizează eficiența UPS-urilor și reduc semnificativ consumul de energie și impactul asupra mediului.

Eficiența unui UPS crește odată cu creșterea încărcării acestuia. Totuși, sistemele cu UPS rareori sunt încărcate la capacitate maximă.

Tehnologia VMMS prezentă la UPS-urile 9395 maximizează eficiența sistemului chiar și la încărcări reduse, datorită construcției modulare.

La încărcări reduse, sistemul VMMS concentrează automat sarcina pe un număr minim de module UPM și le ține pregătite pe celelalte cu introducerea acestora în sistem la creșteri de sarcină în mai puțin de 2ms. Sistemul VMMS este ideal în aplicații în care UPS-ul are o capacitate mai mare (pentru o extindere viitoare a sistemului) sau acolo unde sarcinile variază semnificativ (de exemplu în cursul săptămânii și în week-end).

De exemplu, pentru un UPS de 825kVA (3x275kVA), eficiența sistemului cu VMMS crește de la 91,2% la 94,3% și se economisesc până la 108 MWh/an. În plus, energia consumată de agregatele de răcire pentru camera UPS-ului se reduce semnificativ cu 30-40%.

În modul Energy Saver System (ESS), UPS-ul furnizează energie direct de la sursă către sarcină atât timp cât parametrii de intrare (tensiune și frecvență) sunt în anumite limite prestabilite. În momentul în care acești parametri depășesc aceste limite, UPS-ul trece în modul de funcționare dublă conversie, comutând imediat pe baterii. Modul de detecție și algoritmul continuu de monitorizare a sursei permit UPS-ului să comute între modurile de funcționare în mai puțin de 2ms, furnizând astfel întotdeauna o alimentare sigură cu o maximă eficiență. În modul de operare ESS, UPS-ul este capabil să determine locul de producere a unui defect: după sau înainte de UPS.

Cu 85% reducere a pierderilor de putere a UPS-urilor, tehnologia ESS reduce semnificativ consumul de energie, impactul asupra mediului și costurile cu energia, fără să compromită protecția sarcinilor vitale. În acest fel se poate recupera investiția UPS-ului într-o perioadă de 3-5 ani.

Alte tehnologii inovatoare EATON pentru UPS-uri sunt:

ABM (Advanced Battery Management), tehnologie care prelungeste durata de viață a bateriilor (până la dublu), printr-o logică proprie de încărcare a acestora.

HotSync, tehnologia care permite montarea în paralel a mai multor UPS-uri, fără legături de comunicare între ele (eliminându-se situația defectării cablului de comunicație) și care permite la un defect scoaterea din uz doar a modulului UPM defect, menținând astfel maximul de putere disponibil pentru sarcină.

ECT (Easy Capacity Test), care permite testarea UPS-ului, fără ca acesta să fie conectat la sarcină (prin refolosirea puterii de la ieșire ca putere de intrare prin circuitul de bypass static), limitându-se astfel pierderile de energie la sarcină (cu până la 10%), eliminandu-se riscul apariției unui defect și permițând celorlalte sisteme să consume această energie.

Mai multe informații la:

www.eaton.com/greensolutions

Continuare în numărul viitor