matei mitrache portable s h · profitabile sunt acestea, centralele electrice solare gigantice au...

IntroductionInvestigatingthecontemporaryworldfocusingonmacroandmicrosystemsinvolvesaninevitableapproachbetweenobjectsorspaces(architectureorcity)andtechnology.Oneofthedomainsmosttouchedbyglobalizationphenomenon,technologyisnowadaysinacontinuousprocessofchangeandinnovationataspeedthat,30yearsago,wasinconceivable.Asaresult,theroleoftheenergycomponentinbuildinglifeisincreasinglyimportant,meetingthegrowingneedsoftheuserseagertodiscoverthenewtechnologicaltrends.Now,itisjointlyacceptedbythearchitectsandconstructioncompanies,thatenergyconservationshouldbepaidagreatattentionbytryingtoimplementsolutionsthatmakeuseofnaturallight,solarenergyandnaturalventilation,benefittingoftheirminimalimpactontheenvironment.Thisarticletriestobringconfrontthearchitecturalcomponentsandenergyresourcesthroughtechnologiesthathavethis"conscience"protectionoftheenvironment.Iftraditionandvernacularappliedtheseprinciples,thathavepassedthetimetest,withoutquestion,currenttechnologyissupportedbynumbersandstatistics,astheonlywaytodemonstrateitseffectiveness.

Greenenergy-ConcentratedSolarPower"Greenenergy",termreferringtorenewableandcleanenergysources,reduceenvironmentalimpactsassociatedwithconventionalenergygenerationsystemsbyincreasingenergyindependence.Theroleofenergyinabuildingiscloselyrelatedtoitspositioninthenationalterritoryandonaglobalscaledependingnotonlyontheclimatebutalsoonthedevelopmentoftheterritorytowhichitbelongsandthesocialeducationregardingconsumptionreduction.

Ifthenineteenthcenturywascoalera,twentiethcenturypetroleumera,thetwenty-firstcenturyisannouncedastheageofthesun.Intermsofsolarpower,theearthreceives178,000terawatteveryyear,whichis15,000timestheannualenergyconsumptionworldwide.30%ofthisamountisreflectedbackintospace,50%isabsorbedandre-radiatedand20%feedwatercycle.[1]Throughphotosynthesis,plantsconsume0.6%ofthisenergyandproductwhilefossilfuelreserves.Thegreatpotentialforchangeliesthereforewithinbuildingsandhowtheyusethisresource.Technologiescanreducebyhalfthecarbondioxideemissions,bothusingnewbuildings,designedtakingintoaccounttheseneedsandinterventionsonexistingbuildings.Concentratedsolarpowerplantsproduceelectricpowerbyconvertingthesun'senergyintohightemperatureheatusingvariousmirrorconfigurations.Theheatisthenchannelledthroughaconventionalgenerator.Theplantsconsistoftwoparts:onethatcollectssolarenergyandconvertsittoheat,andanotherthatconvertsheatenergytoelectricity.Withtherenewableenergyrevolutionathand,investorsareeagertodirecttheirmoneytowardstheenergysectorandallowthebuildingofmorethanafewconcentratedsolarpowerplantseveryyear.Regardlesshowever,ofhowprofitablethisbusinessis,giganticsolarpowerplantshaveagreatimpactonthesurroundingenvironment-reasonthatrisesaquestionabouttheoverallscaleofenergygenerators.WhaleprojectssuchastheAbengoaSolar,IvanpahandPalenhaveaverystrongimpactonthelocallabourmarket.Forexample,Ivanpahcreated2,650constructionjobsatitspeakand86operationsandmaintenancejobs.Itmomentarilysupports76supplychainjobsacross17states.[2]However,thelocalspeciesoflizards,tortoisesandbirdsareseverelyaffectedbythebuildingofthesolarpowerplants.

ForthepastseveralyearsGermanysubsidizedthemountingofon-roofphotovoltaicpanelsthereforeencouragingamorelocalgenerationofenergy.ItinflatedthepricesofenergytolayevenmorepressureonthoseabletousePVpanels.

InhabitinganomadlandscapeTheconditionofcurrentresourcesexploitationhaveechoesinscientificcommunitiesmoreandmoretemptedtoventureintotheunknown.MojaveDesert,aplaceassociatedwithisolation,wildnessandinhospitableconditionshadbeenformanyyearsaprovocationforarchitectstoredefinetheparametersoflivingonEarth.Ifthedigitalworldofmovieshaveimaginedscenariosforsocietiestoregainthedesertlandscapesthroughadventuroustechnologicalsolution,therealityfindsitswaysatalowerspeed.Withasurfaceofmorethan64750sq.km[3],MojaveDesertbecomesalandwithabandonedtonature,alandscapewherepastghosttownsorminesaretheonlyreferencestocivilization.Aplacewithoutascale,withahomogeneouscontextwithnohidingplacethisdesertseemfrozenforeternity.Ijourneyherecan'tbeotherwisethanapermanentsurvey,anexpeditionprovokingthemantopermanentlyadapt.

PersonalSourceofEnergyInordertotacklethedebateaboutthescaleofsolarpowerplants,theprojectIwillreferaspartofadesignprojectofBarlettSchoolofArchitecturecalled:OffGrid:TheMojaveDesertandtheinhabitanceofevasion[4]isaninstallationthatactsasanindividualalternative,apersonalsourceofenergy.Theconstructeddeviceisaaparabolicdishfocusingsunlightonaspecificpointwheremorethanonedevicecanbeinstalled.Incontrastwithsphericalreflectors,whichsufferfromasphericalaberrationthatbecomesstrongerastheratioof

Focus

PORTABLE SOLAR HEATERMateiMitrache

048

Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3

thebeamdiametertothefocaldistancebecomeslarger,parabolicreflectorscanbemadetoaccommodatebeamsofanywidth.Thestructure,madeoffiberglassrods,isdouble-layeredandreticulatedinordertoacquireahigherrigidityandimproveitsportability.Toachievethebending,theradiusoftheoutercircleissmallerthanthesumoftheradiusoftheinnercircleandthelengthofarib.Anotherrequirementdifficulttomediatewastoobtainadevisebothverylightandeasytocarry,fairlystableandadjustablewhenattachedtohumanbody.Tocorrectthestabilityproblems,arigid,castedfoamelementwasused,strongenoughtoholdthediskandthelight.Theinnercirclethatholdsthesecondlayer

ofribsistangenttoasectionofacylinderandcanbetiltedfromsidetosidetoadjusttheorientationofthemirror.Thefoamsituatedinbetweengives

thedishthetendencytoreturntoitsinitialposition.Inordertoimprovereflectionthe1:1experiment,stillunstable,butusingcorrectlytheparabolicstructurewasadjustedbyusingapieceofmylarbetweentheinnerandtheoutercircle.Mylarsheethasahightensilestrengthbuthasanimportantdisadvantage:getsrippedoffeasilyandrequiresthereinforcementoftheedges.

TestingprocesesThetestingprocessesthattookplaceinSlabCity,SalatonSeaandKelsoDunesinvolvedtheevaluationoftheadjustability,stabilityandeffectivenessofthedeviceexploringallitsapplicationsinhumanroutineactivitieslikeeating,sleeping,walking.TheSaltonSeasurfacereflectedagoodamountofsunlightandprovedausefulenvironmentfortesting.Thestringsattachedtothecoreoftheparabolaallowedtoorientatethedishsoitcouldcaptureasmuchlightaspossible.

Application:SolarCookerThereflectivemirrorofpolishedglass,metalormetaledfilmconcentrateslightandheatfromthesunonasmallcookingarea,makingtheenergymoreconcentratedandincreasingitsheatingpower.Ablackorlowreflectivitysurfaceona

Focus 049

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6

Fig. 7

foodcontainerortheinsideofasolarcookerimprovestheeffectivenessofturninglightintoheat.Lightabsorptionconvertsthesun'svisiblelightintoheat,substantiallyimprovingtheeffectivenessofthecooker.Attachingthedishtohumanbackallowstotravelandcookatthesametime,alsoprovidingprotectionfromthescorchingsun.Atnoon,whenthesunwasthestrongest,thefryingpanheatedupsomuchitactuallyfriedaneggandprovedtobeaquaintsolutiontotheever-growingqueueacrossthestreet.

Application:SettinguptheShelterTheshelterwasbuildfromthetwodishespreviouslyusedforcooking.Themylarthatreflectssunlightduringthedayhelpscontainingtheheatatnight.Theshelterdidnotonlyofferprotectionfromthelowtemperaturesofthenightbutalsofromthehightemperaturesoftheday.However,becauseoftheconsiderabletemperaturedifferencebetweentheinteriorandtheexteriorspaceofthetent,watervaporscondensedontheoutersurface,tuningintoiciclesbysunrise.

REFERENCES[1]IC.Gallo,M.Sala,A.M.M.Sayigh,Architecture-ConfortandEnergy,Ed.Elsevier1988[2]Informationonhttp://www.nrg.com/renew/projects/solar/ivanpah[3]NathanielHarris,AtlasoftheWorld'sDeserts,Taylor&Francise-Library,2005[4]Informationonhttp://www.bartlett.ucl.ac.uk/architecture

INSTALAȚIESOLARĂPORTABILĂIntroducereInvestigarealumiicontemporane,cuaccentpemacroșimicrosistemelesale,implicăoabordareinevitabilăîntreobiectesauspații(arhitecturăsauoraș)șitehnologie.Unuldintredomeniilecelemaiafectatedefenomenulglobalizării,tehnologia,esteînprezentîntr-unprocescontinuuderevizuireșiinovarelaovitezăcare,înurmăcu30deani,eradeneconceput.Drepturmare,rolulcomponenteienergeticeînconstruireaviețiiestetotmaiimportant,lafelcașisatisfacereanevoilorutilizatorilordornicisădescoperenoitendințetehnologice.Înprezent,existăunconsensîntrearhitecțiișifirmeledeconstrucții,cătrebuieacordatăomareatențieconservăriienergiei,prinîncercareadeapuneînaplicaresoluțiicaremaximizeazăutilizareadeluminănaturală,energiesolarășiventilațienaturală,beneficiinddeimpactulminimalacestoraasupramediuluiînconjurător.

Lucrareadefațăîncearcăsăconfruntecomponentelearhitecturaleșiresurseleenergeticeprintehnologiicareauaceastă"conștiință"deprotecțieamediuluiînconjurător.Dacatradițiașivernacularulaplicaacesteprincipii,careautrecuttestultimpului,fărăîndoială,tehnologiaactualăestesusținutădenumereșistatistici,casinguremodalitățidea-idemonstraeficacitatea.EnergieVerde–EnergieSolarăConcentrată"Energiaverde",termencaresereferălasursedeenergieregenerabileșinepoluante,reducimpactulasupramediuluiinconjuratorasociatcusistemeleconvenționaledeproducereaenergiei,princreștereaindependențeienergetice.Rolulenergieiîntr-oclădireestestrânslegatdepozițiasapeteritoriulnaționalșilascarăglobală,depinzândnudoardeclima,cișidedezvoltareateritoriuluicăruiaîiaparțineșideeducațiasocialăprivindreducereaconsumuluideenergie.DacasecolulalXIX-leaafostepocacarbunelui,secolulXXafostalpetrolului,scolulalXXI-leaesteanunțatcaepocasoarelui.Înceeacepriveșteenergiasolară,pământulprimeșteanual178.000terawatt,ceeaceesteinseamnăde15.000deorimaimultdecâtconsumulanualdeenergielanivelmondial.30%dinaceastăvaloareestereflectatăînapoiînspațiu,50%esteabsorbitașire-radiatăiar20%,esteabsorbitdecircuitulapeiînnatură.[1]Prinfotosinteza,planteleconsumă0,6%dinaceastăenergieșiformează,întimp,rezerveledecombustibilifosili.Marelepotențialdeschimbareconstă,prinurmare,îndezvoltareaclădirilorșiamoduluiîncareelefolosescaceastăresursă.Tehnologiilepotreducelajumătate

Focus050

Fig. 8

Fig. 9

emisiilededioxiddecarbonatâtîncazulclădirilornouproiectateținândcontdeacestenecesitățicâtșiprinintervențiiasupraclădirilorexistente.Centraleelectricesolareconcentrateproducenergieelectricăprinconversiaenergieisolareîncăldurădetemperaturăînaltă,utilizânddiferiteconfigurațiicuoglinzi.Călduraesteapoicanalizatăprintr-ungeneratorconvențional.Centralelesolaresuntformatedindouăpărți:unacarecolecteazăenergiasolarășiotransformăîncăldură,șialtacareconverteșteenergiatermicăînenergieelectrică.Odatăcurevoluțiaenergieidinsurseregenerabile,investitoriisuntdornicisădirecționezebaniicătresectorulenergeticșisăpermităconstruireamaimultorcentraleelectricesolareconcentrate.Indiferentdecâtdeprofitabilesuntacestea,centraleleelectricesolaregiganticeauunimpactmareasupramediuluiînconjurător-motivpentrucareseridicăoîntrebarecuprivirelaamploareageneralăacentralelorsolare.Proiecteimense,cumarfiAbengoaSolar,IvanpahșiPalenauunimpactfoarteputernicpepiațalocalăamuncii.Deexemplu,Ivanpahacreatunmaximde2.650delocuridemuncăși86delocuridemuncăînîntreținere.Aceastasusține,pentrumomentunnumarde76delocuridemuncădeaprovizionarealanțuluiînpeste17state.[2]Cutoateacestea,speciilelocaledeșopârle,broaștețestoaseșipăsărisuntgravafectatedeconstruireacentralelorelectricesolare.Înultimiicâțivaani,Germaniaasubvenționatmontareapeacoperișapanourilorfotovoltaiceincercandsăîncurajezefolosireaenergieilocale.Aceastaacrescutprețurileenergieipentruafortaundeesteposibilautilizareapanourilorfotovoltaice.

Locuireaîntr-unpeisajnomadSituatiaactualăaexploatarilorresurselor,areecouriîncomunitățileștiințifice,dinceîncemaimultfiindtentatesăseaventurezeînnecunoscut.DesertulMojave,unlocasociatcuizolarea,sălbăticiașicondițiileneospitaliere,afosttimpdemulțianioprovocarepentruarhitecțiînaredefiniparametriilocuiriipePământ.Dacăînlumeadigitalăafilmelors-auimaginatscenariipentrucasocietateasărecâștigesuprafețealedeșertului,prinsoluțiitehnologiceinovatoare,realitateaîșigăseștecăi,laovitezămaimică.Cuosuprafațădemaimultde64750mp[3],deșertulMojavedevineunterenabandonatalnaturii,unpeisajîncareorașelefantomădintrecutsauminelesuntsingurelereferirialecivilizației.Unlocfărăoscară,cuuncontextomogen,cuniciunlocascuns,acestdeșertpareafiînghețatpentrueternitate.Calatoriameaaicinupoatefidecâtomonitorizarepermanentă,oexpedițieceîlprovoacapeomsăseadaptezepermanent.

SursăpersonalădeenergiePentruaabordadezbatereacuprivirelascaracentralelorelectricesolare,proiectullacaremăvoireferi,caparteaunuiproiectdeatelieralBarlettSchoolofArchitecture,numit:OffGrid:TheMojaveDesertandtheinhabitanceofevasion[4],esteoinstalațiecareacționeazăcaalternativăindividuală-osursăpersonalădeenergie.Instalațiaconstruităapornitdelaoantenădesatelitparabolicăcareconcentreazăluminasolarăîntr-unanumitpunctundepotfiinstalatemaimultedispozitive.Spredeosebiredereflectoarelesferice,caresuferădeoaberațiesferică,cedevinemaiputernicăpemasurăceraportuldintrediametrulfascicululuisidistanțafocalădevinemaimare,reflectoareleparabolicepotfifăcutepentruasepotrivifasciculelordeoricelățime.Structura,realizatădintijedefibrădesticlă,estedublustratificatășireticulată,pentruaobțineorigiditatemaimareșipentruaîmbunătățiportabilitateaacestuia.Pentrurealizareaîndoirii,razacerculuiexteriorestemaimicădecâtsumarazeicerculuiinteriorșilungimeauneiraze.Oaltăcerințăgreudemediatafostobținereaunuidispozitivatâtușorcâtșisimpludetransportat,destuldestabilșiușordeadaptatlacorpuluman.Pentruacorectaproblemeledestabilitate,afostutilizatunelementdespumărigidăturnată,suficientdeputernicăpentrua

menținediscul.Cerculinteriorcaresusținealdoileastratdenervuriestetangentlasecțiuneaunuicilindrușipoatefiînclinatdintr-oparteînaltapentruareglaorientareaoglinzii.Spumasituatălamijlocdăposibilitateaanteneiparabolicedearevenilapozițiasainițială.Înscopulîmbunătățiriireflexiei,experimentullascara1:1,încăinstabil,darutilizândînmodcorectstructuraparabolicaafostajustatfolosindobucatădemylarîntrecerculexteriorsicelinterior.Foaiademylarareorezistențăridicatălaintindere,darareundezavantajimportant:serupecuușurințășinecesităconsolidareamarginilor.

ProcesuldetestareProceseledetestarecareauavutlocinSlabCity,MareaSalatonșiduneledenisipKelsoauînsemnatevaluareaajustabilitatii,stabilitateașieficientadispozitivului,prinexplorareatuturoraplicațiilorsaleînactivitățileumanederutină,cumarfimâncatul,dormitul,mersul.SuprafațaMariiSalatonreflectaobunăcantitatedeluminaasoareluișis-adoveditafiunmediuutilpentruteste.Șirurileatațatenucleuluiparaboliceiaupermisorientareadisculuipentruaputeacaptacatmaimultaluminăposibilă. Aplicație:AragazSolarOglindareflectorizantădinsticlălustruita,metalsaufoliemetalizatăconcentreazaluminașicălduradelasoarepeozonămicădegătit,ceeaceconcentreazaenergiașicresteputereadeîncălzire.Osuprafațăneagrăsaupuținreflectorizantăpeunrecipientalimentarsauîninteriorularagazuluisolarîmbunătățeșteeficiențatransformariiluminiiîncăldură.Luminaabsorbitătransformăluminavizibilăasoareluiîncăldură,îmbunătățindînmodsubstanțialeficacitateaaragazului.Atașareadisculuipespateleomuluiîipermitesăcălătoreascășisăgăteascăînacelașitimp,oferindînplusprotecțieîmpotrivaradiațiilorsolare.Laamiază,cândsoareleestecelmaiputernic,temperaturas-aridicatlavaloriceaupermispreparareaalimentelor,dovedindu-seafiosoluțielalocuireanomadă.

Aplicație:ConfigurareaAdăpostuluiAdăpostul a fost construit din cele două corpuriparaboliceutilizateanteriorpentrugătit.Mylar,materialcare reflectă lumina solară în timpul zilei ajută lamentinerea căldurii pe timp de noapte. Adăpostul nu aoferit doar o protecție pentru temperaturile scăzute alenopții, ci și de temperaturile ridicate ale zilei. Cu toateacestea, din cauza diferenței de temperaturăconsiderabilădintrespațiulexteriorsiinterioralcortului,vapori de apa au condensat pe suprafata exteriorara aadapostului , care s-au transformat în gheață până larăsărit.

Focus 051