Είναι το «Ηλιακό Σπίτι» μια Λύσις;

Από τον ανταποκριτή του «Ξύπνα!» στην Ιαπωνία

Ο ΖΩΗΡΟΣ κόκκινος δίσκος πάνω σε άσπρο φόντο που αποτελεί το εθνικό έμβλημα της Ιαπωνίας, είναι επίσης μια σιωπηλή υπενθύμισις της εποχής εκείνης που ο ήλιος λατρευόταν σ’ όλη τη χώρα ως η θεά Αματερασού Ομικάμι. Πρόσφατα η προσοχή των Ιαπώνων στράφηκε και πάλι προς τον ουρανό, αλλ’ αυτή τη φορά προς αναζήτησι μιας προσιτής πηγής ενεργείας.

Πράγματι, εδώ και πολλά χρόνια ηλιακοί θερμοσίφωνες έχουν τοποθετηθή στις στέγες δεκάδων χιλιάδων Ιαπωνικών σπιτιών. Εν τούτοις, μόνο μετά την ενεργειακή κρίσι του 1973 καθώς και τις ανάλογες απειλές περί διανομής καυσίμων με δελτίο, δόθηκε σοβαρή προσοχή στην χρήσι της ηλιακής ενεργείας σε μια κλίμακα μεγαλύτερη απ’ αυτήν των ιδιωτικών σπιτιών.

Σχετικά μ’ αυτό, ένα αξιόλογο βήμα έγινε στην Πόλι Νουμάζου της Ιαπωνίας, που έχει πληθυσμό 203.000 και πλέον κατοίκων και βρίσκεται ανάμεσα στους πρόποδες του Όρους Φούτζι και της θάλασσας. Κρατικοί λειτουργοί και μηχανικοί εκεί απεφάσισαν να μειώσουν την κατανάλωσι πετρελαίου και ηλεκτρισμού της πόλεως αξιοποιώντας την ηλιακή ενέργεια. Το πρώτο πρακτικό αποτέλεσμα ήταν η κατασκευή της Αιθούσης Καναόκα και του Παραρτήματος του Γραφείου της πόλεως που κατάλληλα ωνομάσθηκαν Τάι-γιο νο Ίε, δηλαδή «Σπίτι του Ηλίου» ή «Ηλιακό Σπίτι.» Στο πρώτο έτος λειτουργίας του το κτίριο αυτό εξοικονόμησε το ποσόν των 5.000 δολλαρίων στην Πόλι Νουμάζου κάνοντας μόνο χρήσι των ηλιακών ακτίνων που έπεφταν στη στέγη. Θα θέλατε να γνωρίζετε περισσότερες από τις λεπτομέρειες που συνέβαλαν στην επιτυχία αυτού του «Ηλιακού Σπιτιού;»

Αντλώντας από την Ενέργεια του Ηλίου

Λέγεται ότι η γη δέχεται 20.000 φορές περισσότερη ηλιακή ενέργεια απ’ όση χρησιμοποιούν οι άνθρωποι. Έτσι οι δυνατότητες αυτής της πηγής ενεργείας είναι φανερές. Τα δύο κύρια εμπόδια στη χρήσι ηλιακής ενεργείας είναι: (1) δεν είναι συνεχής (διότι η περιστροφή της γης και τα σύννεφα προκαλούν διακοπές), και (2) λόγω της χαμηλής εντάσεως απαιτούνται μεγάλες επιφάνειες συλλεκτών για τη δέσμευσι της ενεργείας.

Τα πολλά διαφορετικά συστήματα που θεωρούνται ικανά να δεσμεύουν την ηλιακή ενέργεια, ποικίλλουν από τις απλές κατοπτρικές μαγειρικές χύτρες, που μπορούν να βράσουν ένα λίτρο νερό (περίπου ένα τέταρτο γαλλονίου ή 946 γραμμάρια) σε 20 λεπτά μέχρι τα φωτοβολταϊκά κύτταρα (που συνήθως είναι κατασκευασμένα από σιλικόνη), που μετατρέπουν απ’ ευθείας την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρισμό. Στην νότιο Γαλλία, ένας μεγάλος ηλιακός κλίβανος που χρησιμοποιεί 3.500 μικρά κάτοπτρα με μια κεντρική εστία, παράγει θερμοκρασίες μέχρι 2.980 βαθμούς Κελσίου (5.396 βαθμούς Φαρενάιτ). Μερικοί επιστήμονες συνηγορούν υπέρ της τοποθετήσεως συλλεκτών σε τροχιά οι οποίοι θα εκπέμπουν την ενέργεια (υπό μορφή μικροκυμάτων) σε μεγάλους δέκτες στη γη. Άλλοι είναι της γνώμης ότι οι ανάγκες των Ηνωμένων Πολιτειών σε ηλεκτρισμό μπορούν να ικανοποιηθούν, αν τοποθετηθούν συλλέκτες ηλιακής ενεργείας σε μια τεράστια περιοχή στην έρημο κι έπειτα αυτή η ενέργεια χρησιμοποιηθή προς παραγωγή ατμού που θα κινή τουρμπίνες.

Πράγματι, ίσως υπάρχουν πολλοί τρόποι δεσμεύσεως της ηλιακής ενεργείας, μολονότι είναι ανάγκη να γίνη πολύ πιο επισταμένη έρευνα πριν οι περισσότερες απ’ αυτές τις μεθόδους μπορέσουν να χρησιμοποιηθούν ευρύτερα. Ωστόσο, το σύστημα στο «Σπίτι του Ήλιου» βρίσκεται ήδη σε λειτουργία και εξοικονομεί χρήματα και πρώτες ύλες, χρησιμοποιώντας την καθαρή (ή αμόλυντη) ενέργεια του ήλιου. Υπήρξε τόσο μεγάλη επιτυχία ώστε ο Κιοχίκο Βατενάμπε, υποδιευθυντής του Τμήματος Οικισμού και Επισκευών του Γραφείου Περιβάλλοντος της Νουμάζου πιστεύει ότι σε τρία χρόνια παρόμοια συστήματα θα χρειασθούν σ’ όλα τα νέα κυβερνητικά κτίρια.

Αντί να περιμένουν την τελειοποίησι ενός πλήρους συστήματος ηλιακής ενεργείας, οι ιθύνοντες της Πόλεως Νουμάζου απεφάσισαν να χρησιμοποιήσουν ό,τι είχε ήδη αναπτυχθή. Το σύστημα είναι απλό, αλλά λειτουργεί με απόδοσι 80 τοις εκατό. Συγκεντρώνει αρκετή ηλιακή ενέργεια κάθε ηλιόλουστη ημέρα ώστε να θερμαίνη (ή να ψύχη) αυτό το διώροφο κτίριο με επιφάνεια δαπέδου 716 τετραγωνικά μέτρα (7.707 τετραγωνικά πόδια) και να παρέχη ζεστό νερό για πλύσιμο και βράσιμο τσαγιού. Όταν ο καιρός είναι βροχερός ή νεφελώδης, ίσως χρειασθή να λειτουργή μια μέρα στις τρεις ένας βοηθητικός λέβητας. Ωστόσο, η λήψις των δύο τρίτων της απαιτουμένης για θέρμανσι ενεργείας από τον ήλιο σε μια χώρα που υποχρεούται να εισάγη τα 98 τοις εκατό του πετρελαίου της, είναι ασφαλώς ένα αξιόλογο βήμα. Πώς δεσμεύει αυτό το «Σπίτι του Ήλιου» την ηλιακή ενέργεια;

Διακόσιοι εικοσιτέσσερις συλλέκτες τοποθετούνται σ’ ευθεία γραμμή στη στέγη, όλοι σε γωνία 25 μοιρών για να συλλαμβάνουν τις κατ’ ευθείαν προσπίπτουσες ακτίνες του ηλίου. Κάθε συλλέκτης φέρει ένα γυάλινο σκέπασμα για να επιτρέπη τη διέλευσι του φωτός. Το νερό κυκλοφορεί μέσα σε μικρούς μαύρους σωλήνες, όπου θερμαίνεται και κατόπιν ρέει σ’ ένα ντεπόζιτο 20 τόννων, όπου η θερμοκρασία μπορεί να φθάση το σημείο του βρασμού. Όταν αυτό το αποθηκευμένο νερό γίνη ψυχρότερο απ’ το νερό των συλλεκτών της στέγης, μια μικρή αντλία το μεταφέρει μέσω θερμαντικών σωμάτων (καλοριφέρ) μέσα στο κτίριο και ανεμιστήρες (βαντιλατέρ) διανέμουν τη θερμότητα. Επειδή μέσα στο νερό υπάρχουν χημικά για να εμποδίσουν τον σχηματισμό σκουριάς ή άλλων καταλοίπων, δεν είναι πόσιμο. Αλλά ένα ξεχωριστό ντεπόζιτο πέντε τόννων, μέσα στο μεγάλο ντεπόζιτο, θερμαίνεται για να παρέχη νερό για πλύσιμο και για βράσιμο τσαγιού.

Με την εφαρμογή των αρχών που χρησιμοποιούνται σε μια μονάδα ψύξεως, όπου κινητήριος δύναμις είναι το αέριο, η ηλιακή ενέργεια παρέχει ψύξι επίσης στο κτίριο. Γι’ αυτό το λόγο, όσο μεγαλύτερη ζέστη κάνει έξω, τόσο περισσότερη ενέργεια είναι διαθέσιμη για παροχή ψύξεως. Το γεγονός ότι, μπαίνοντας κανείς στο «Ηλιακό Σπίτι» μια πολύ ζεστή μέρα του καλοκαιριού, διαπιστώνει ότι η εσωτερική θερμοκρασία είναι 25 βαθμοί Κελσίου (77 βαθμοί Φαρενάιτ), αποτελεί πειστική απόδειξι ότι υπάρχουν πρακτικοί τρόποι αξιοποιήσεως της ηλιακής ενεργείας.

Το «Ηλιακό Σπίτι» στη Νουμάζου είναι πρακτικό παράδειγμα αξιοποιήσεως μιας πηγής άφθονης ενεργείας, η οποία παρουσιάζει μεγάλες δυνατότητες χρήσεως σε γεωγραφικά πλάτη μεταξύ 35 μοιρών βορείως και 35 μοιρών νοτίως. Οι ιθύνοντες της Νουμάζου τόσο πολύ πείσθηκαν ότι είχαν κάνει ένα βήμα προς τη σωστή κατεύθυνσι, ώστε εγκατέστησαν ένα ηλιακό σύστημα θερμάνσεως και ψύξεως σε μια νέα κλινική στην ορεινή περιοχή της πόλεως, την Ασιτάκα.

Η επιφάνεια δαπέδου αυτής της νέας κλινικής είναι διπλάσια από την επιφάνεια του «Ηλιακού Σπιτιού,» κι έτσι η απόδοσις του συστήματος ηλιακής ενεργείας είναι υπερδιπλάσια. Πεντακόσιοι είκοσι δύο συλλέκτες στη στέγη παρέχουν ενέργεια για θέρμανσι, και ψύξι και για παροχή θερμού νερού για τσάι και για λουτρό. Επειδή παρέχεται μια επιπρόσθετη επιφάνεια συλλέκτου εκτάσεως 100 τετραγωνικών μέτρων (1.076 τετραγωνικών ποδών) για πιθανή μελλοντική επέκτασι, το ποσοστόν αποδόσεως αυτής της μονάδος είναι 37 τοις εκατό και η ενέργεια μπορεί να δεσμευθή για μελλοντική χρήσι.

Υπάρχει Λύσις στα Μελλοντικά Προβλήματα Ενεργείας;

Υπάρχουν καθόλου δυσκολίες ή μειονεκτήματα στη χρήσι ενός συστήματος ηλιακής ενεργείας; Ναι. Η ισορρόπησις της ροής του νερού μέσα στους συλλέκτες και στους σωλήνες επιφανείας δύο τετραγωνικών μέτρων (22 τετραγωνικών ποδών) ήταν το μεγαλύτερο πρόβλημα. Αλλ’ αυτό υπερνικήθηκε και το σύστημα στο «Ηλιακό Σπίτι» συνέχισε να λειτουργή με σχετικά μικρή συντήρησι. Το μεγαλύτερο ίσως μειονέκτημα είναι το αρχικό κόστος, το οποίο υπερβαίνει κατά πολύ το κόστος των γνωστών συστημάτων παραγωγής ενεργείας με το πετρέλαιο ή το αέριο. Ωστόσο με την οικονομία που προκύπτει σε ενέργεια, η επιπρόσθετη δαπάνη για το σύστημα στο «Ηλιακό Σπίτι» θα καλυφθή σε επτά χρόνια ή και νωρίτερα, αν η τιμή του πετρελαίου εξακολούθηση ν’ αυξάνη. Η κλινική στην Ασιτάκα κόστισε 18.500.000 Γιέν (61.667 δολλάρια Η.Π.Α.) επί πλέον για να κτισθή· υπολογίζεται όμως ότι αυτή η δαπάνη θα καλυφθή σε 4,2 έτη λειτουργίας. Γιατί; Επειδή τα έξοδα θερμάνσεως και ψύξεως είναι 750.000 Γιέν (2.500 δολλάρια Η.Π.Α.) το χρόνο στην Ασιτάκα, ενώ σε μια ανάλογη κλινική που περιθάλπει επίσης 50 άτομα και χρησιμοποιεί συνήθη συστήματα, το ετήσιο κόστος είναι 5.200.000 Γιέν (17.333 δολλάρια Η.Π.Α.).

Έτσι, τι εντύπωσι μας έκανε το «Σπίτι του Ηλίου»; Πρώτον, μας δίδαξε να βλέπωμε την ηλιακή ενέργεια ρεαλιστικά. Δεν είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα ενεργείας. Για τον φωτισμό και τις μηχανές του γραφείου, καθώς επίσης και για τις αντλίες και τους ανεμιστήρες που συνδέονται με το ηλιακό σύστημα, απαιτείται ηλεκτρισμός. Επίσης όταν βρέχη ή έχη συννεφιά, πρέπει να χρησιμοποιηθή ο βοηθητικός λέβητας. (Ο λέβητας αυτός δεν είναι ανεξάρτητο σύστημα, αλλ’ απλώς θερμαίνει το νερό στο σύστημα ηλιακής ενεργείας.) Όταν όμως ο ήλιος λάμπη, πράγμα που συμβαίνει τα δύο τρίτα των ωρών της ημέρας, η ενέργεια που αλλιώς θ’ αντανακλάτο στην ατμόσφαιρα η θ’ απερροφάτο από τη στέγη, αξιοποιείται μέσω ενός συστήματος που ουσιαστικά δεν μολύνει την ατμόσφαιρα.

Δεύτερον, το γεγονός ότι μια πόλις ήταν πρόθυμη να ξεφύγη από τα κοινώς αποδεκτά μέσα θερμάνσεως και ψύξεως, μας κάνει να νοιώσωμε επιτακτική την ανάγκη να εκτιμήσωμε τον τρόπο με τον οποίο αξιοποιούνται οι πόροι της γης. Πολλοί άνθρωποι φοβούνται ότι με τον σημερινό ρυθμό καταναλώσεως, τα καύσιμα εξ απολιθωμάτων θα εξαντληθούν σε σχετικά σύντομο διάστημα χρόνου. Ωστόσο, επειδή η χρήσι αυτών των καυσίμων είναι εύκολη οι άνθρωποι έχουν βραδύνει στην υιοθέτησι νέων μεθόδων που ενδέχεται ν’ απαιτήσουν προσαρμογές στον τρόπο καταναλώσεως καυσίμων εκ μέρους των ή μεγαλύτερη αρχική επένδυσι, έστω κι αν προσφέρουν καλύτερες μακροπρόθεσμες προοπτικές.

Τρίτον, η εξάρτησίς μας από την ηλιακή ενέργεια μάς βοηθεί να οικοδομήσωμε εκτίμησι για τα απλούστερα πράγματα κι εκείνα που ίσως τα δεχόμεθα σαν δεδομένα. Είναι ενδιαφέρον ότι ο πολιτικός μηχανικός που μας ξενάγησε στο «Ηλιακό Σπίτι» είπε ότι μέχρι τότε που κατασκευάσθηκαν αυτά τα κτίρια, ποτέ δεν είχε πραγματικά εκτιμήσει τι σημαίνει ν’ ανατέλλη ο ήλιος καθημερινώς. Σκεφθήτε το μόνο για μια στιγμή. Αν ο ήλιος δεν έλαμπε, η θερμοκρασία παντού στη γη θα ήταν 240 βαθμοί Κελσίου υπό το μηδέν (-400 βαθμοί Φαρενάιτ).

Ακόμη και χωρίς συλλέκτες στις στέγες μας, η ηλιακή ενέργεια επηρεάζει τη ζωή μας με πολλούς τρόπους. Μέσω του φωτός από τον ήλιο, τα φυτά μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακος, που παίρνουν από τον αέρα, και το υδρογόνο, που παίρνουν απ’ το νερό στο χώμα, σε υδατάνθρακες, που γίνονται τροφή μας. Ο άνεμος είναι μια έμμεση μορφή ηλιακής ενέργειας, επειδή η θέρμανσις και η ψύξις της γης και της ατμοσφαίρας κάνουν τις αύρες να φυσούν. Καθημερινά, η θερμότης από τον ήλιο εξατμίζει από την επιφάνεια της γης μία τεράστια ποσότητα νερού που αργότερα πέφτει σαν βροχή ή χιόνι. Όταν αυτό το νερό συγκεντρωθή σε ποταμούς ή τεχνητές λίμνες, ο άνθρωπος μπορεί ν’ αντλήση απ’ αυτή την αποθηκευμένη ηλιακή ενέργεια μέσω υδροτροχών και υδροηλεκτρικών γεννητριών.

Κάθε χρόνο, η γη δέχεται 700 τετράκις εκατομμύρια κιλοβατώρες ενεργείας από τον ήλιο. Ωστόσο, αυτό το αφάνταστο ποσό δεν είναι παρά ένα μικρό κλάσμα της συνολικής παραγωγής του ηλίου, επειδή ο ήλιος εκπέμπει φως προς όλες τις κατευθύνσεις. Μένει να δούμε, μέχρι ποίου βαθμού θα μπορέση ο άνθρωπος να δεσμεύση στο μέλλον αυτή την ουσιαστικά απεριόριστη πηγή ενεργείας. Αλλά το ότι μπορεί—αν το επιδιώξη—να θέση την ηλιακή ενέργεια σε πρακτική χρήσι, γίνεται φανερό όταν λάβωμε υπ’ όψι μας τα σύγχρονα κτίρια όπως το «Σπίτι του Ήλιου.»