Är ”solhuset” en lösning?
Från ”Vakna!”:s korrespondent i Japan
DEN klarröda skivan på vit botten som utgör Japans nationalemblem är också en tyst påminnelse om den tid då solen dyrkades här i landet som gudinnan Amaterasu Omikami. På senare tid har japanerna återigen riktat sin uppmärksamhet mot himlen, men denna gång i sitt sökande efter en relativt billig energikälla.
Solvattenvärmare har faktiskt i många år översållat taken på tiotusentals japanska hem. Men det var inte förrän år 1973 med dess oljeproblem och åtföljande hot om energiransonering, som man ägnade allvarlig uppmärksamhet åt att utnyttja solenergi i större skala än för privathushåll.
I linje med detta togs ett märkligt steg i staden Numazu i Japan, som har en befolkning på mer än 203.000 och är belägen mellan foten av berget Fuji och havet. Där beslöt tjänstemän och ingenjörer att minska stadens förbrukning av olja och elektricitet genom att använda solenergi. Det första praktiska resultatet var byggandet av den nya Kanaokahallen, som också inrymmer ett annex till stadskontoret och som mycket passande kallas Taiyo no Ie, det vill säga ”Solens hus” eller ”Solhuset”. Under det första året besparade denna byggnad staden Numazu mer än 20.000 kronor bara genom att utnyttja den solenergi som träffade dess tak. Skulle du vilja veta fler detaljer om vad som gjort detta ”solhus” till en sådan framgång?
Hur solenergin utnyttjas
Det sägs att den mängd solenergi som träffar jorden är 20.000 gånger större an människans nuvarande energiförbrukning. Denna energikällas slumrande resurser är alltså uppenbara. De två huvudsakliga hindren för att utnyttja solenergin är: 1) Den är inte konstant (jordens rotation och molntäcke förorsakar avbrott), och 2) den låga intensiteten nödvändiggör stora uppsamlingsytor för att tillvarata energin.
De många olika metoder som bör tas i betraktande, när det gäller att utnyttja solenergin, varierar från enkla reflektorvärmare som kan koka upp en liter vatten på 20 minuter, till fotoelektriska celler (vanligen tillverkade av kisel), som direkt förvandlar solenergin till elektricitet. I södra Frankrike producerar ett stort solkraftverk, bestående av 3.500 små speglar som fokuserats i en central punkt, temperaturer på ända upp till 2.980 grader Celsius. Somliga vetenskapsmän förespråkar att man skulle placera kollektorer i en omloppsbana runt jorden och sedan sända energin (i form av mikrovågor) till stora mottagare på jorden. Andra anser att Förenta staternas behov av elektricitet skulle kunna fyllas genom att placera solenergikollektorer i stora ökenområden och sedan utnyttja den energin för att producera ånga som kan driva turbiner.
Ja, det finns många sätt att utnyttja solenergin, fastän mycken forskning återstår innan de flesta av dessa metoder kan användas i någon större omfattning. Den metod som använts vid ”Solens hus” är emellertid redan i bruk och sparar pengar och resurser genom att utnyttja miljövänlig energi från solen. Den har varit så framgångsrik att Kyohiko Watenabe, biträdande chef för husbyggnads- och reparationsavdelningen vid miljöbyrån i Numazu, anser att inom tre år kommer liknande system att krävas vid alla nya statliga byggnader.
I stället för att vänta tills ett fullständigt system för solenergi utvecklats beslöt de ansvariga i Numazu att använda sig av förefintliga system. Anläggningen är enkel, men verkningsgraden är 30 procent. Den samlar tillräckligt mycket energi en solig dag för att värma eller kyla denna tvåvåningsbyggnad med 716 kvadratmeters golvyta och tillhandahålla varmvatten för tvätt och tekokning. När det är regnigt eller molnigt ute, kan en hjälppanna behöva vara i gång var tredje dag. Men det är verkligen ändå ett anmärkningsvärt framsteg att få två tredjedelar av uppvärmningsenergin från solen i ett land som måste importera 98 procent av sin olja. Hur utnyttjar detta ”Solens hus” energin från solen?
Två hundra tjugofyra kollektorer är placerade i rader på taket och ställda i 25 graders vinkel för att uppfånga solstrålarna så effektivt som möjligt. Varje kollektor är täckt med glas som släpper igenom ljuset. Vatten cirkulerar genom små svarta rör inne i kollektorn, där det upphettas. Detta upphettade vatten leds till en upplagringstank som rymmer ungefär 20.000 liter, där temperaturen kan nå kokpunkten. När det upplagrade vattnet blir svalare än vattnet i kollektorerna på taket, börjar en liten pump leda det genom radiatorer inne i byggnaden, och fläktar sprider värmen. Eftersom kemiska ämnen tillsätts vattnet för att förhindra uppkomst av rost och avlagringar, är vattnet inte drickbart. Men en särskild behållare, som rymmer ungefär 5.000 liter och är placerad inuti upplagringstanken, värms upp och fyller behovet av vatten för tvätt och tekokning.
Genom att tillämpa samma principer som används i ett kylaggregat som drivs med gas kan solenergin också användas för att kyla byggnaden. Ju varmare det blir ute, desto mera energi finns därför tillgänglig för avkylning. Att komma in i ”Solhuset” en gassande het sommardag och finna att inomhustemperaturen är 25 grader Celsius är ett övertygande bevis för att det finns praktiska metoder att tillvarata solenergi.
”Solhuset” i Numazu är ett praktiskt exempel på hur man kan utnyttja en överflödande energikälla, en som är speciellt lämplig mellan 35 grader nordlig bredd och 35 grader sydlig. De ansvariga i Numazu var så övertygade om att de hade tagit ett steg i rätt riktning att de lät installera ett soldrivet uppvärmnings- och avkylningssystem i ett nytt sjukhem i stadsdelen Ashitaka.
Golvytan i denna nya byggnad är dubbelt så stor som i ”Solhuset”, och dess solenergisystem har alltså en kapacitet på mera än det dubbla, jämfört med ”Solens hus”. Fem hundra tjugotvå kollektorer på taket förser sjukhemmet med energi för uppvärmning och avkylning såväl som med varmvatten för tekokning och bad. Eftersom byggnaden utrustades med ytterligare 100 kvadratmeters kollektoryta för eventuell framtida utbyggnad, har denna anläggning en verkningsgrad på 37 procent, och energi kan lagras för senare användning.
Lösningen på framtidens energiproblem?
Finns det några svårigheter eller nackdelar med att använda ett solenergisystem? Ja. Det största problemet var att balansera vattenflödet genom de två kvadratmeter stora kollektorerna och rörsystemen. Men man övervann det problemet, och ”Solhuset” har fortsatt att fungera med relativt små underhållskostnader. Den största nackdelen är troligen installationskostnaden, som är mycket högre än vid konventionella system med gas eller olja. Men med inbesparade energikostnader kommer man att ha tjänat in de ökade installationskostnaderna för ”Solhuset” på sju år eller ännu snabbare om priset på olja fortsätter att stiga. Sjukhemmet i Ashitaka kostade 18.500.000 yen (370.000 kronor) extra att bygga, men man beräknar att denna kostnad kommer att ha tjänats in efter 4,2 års drift. Varför förhåller det sig så? Därför att uppvärmnings- och avkylningskostnaderna är 750.000 yen (15.000 kronor) per år i Ashitaka, men vid en jämförbar anläggning, som också har plats för 50 personer och använder konventionella system, är den årliga kostnaden 5.200.000 yen (104.000 kronor).
Vilket intryck har vi fått av ”Solens hus”? För det första har det lärt oss att betrakta solenergin på ett realistiskt sätt. Detta är inte något fullständigt energisystem. Det behövs elektricitet för belysning och kontorsmaskiner såväl som för de pumpar och fläktar som är anslutna till solenergisystemet. Dessutom måste en hjälppanna användas om det regnar eller är mulet. (Detta är inte en fristående anläggning, utan den upphettar bara vattnet inom solenergisystemet.) Men när solen skiner, vilket den gör ungefär två tredjedelar av dagens ljusa timmar, gör man bruk av sådan energi som annars skulle ha reflekterats ut i atmosfären igen eller ha absorberats av taket, och denna energi utnyttjas på ett sätt som är praktiskt taget fritt från föroreningar.
För det andra inskärper detta att en stad var villig att avvika från de vedertagna metoderna att värma och kyla byggnader hos oss behovet av att tänka på hur vi använder jordens resurser. Många människor fruktar att om den nuvarande förbrukningstakten fortsätter, kommer de fossila bränslena att ta slut inom en relativt kort tid. På grund av att det är så bekvämt att använda sådana bränslen, är emellertid folk ovilliga att begagna sig av nya metoder som kan kräva att de gör justeringar i sin energiförbrukning eller innebär högre anläggningskostnader, även om de kanske är fördelaktigare i det långa loppet.
För det tredje hjälper oss vårt förlitande på solenergi att bygga upp vår uppskattning av enkla ting och av sådant som vi kanske har tagit för givet. Stadsingenjören som visade oss runt i ”Solhuset” sade att innan man uppförde denna byggnad hade han egentligen aldrig insett vad det betyder för oss att solen går upp varje morgon. Tänk på det ett ögonblick. Om solen inte skulle skina, skulle temperaturen överallt på jorden vara —240 grader Celsius.
Även utan kollektorer på taket påverkar solenergin vårt liv på många sätt. Med hjälp av solljuset förvandlar växter koldioxid från luften och väte från vatten i jorden till kolhydrater som blir vår föda. Vind är en indirekt form av solenergi, eftersom det är uppvärmning och avkylning av landmassorna och atmosfären som får vinden att blåsa. Varje dag förångar solvärmen de enorma vattenmängder från jorden, som senare faller ner som regn eller snö. När det vattnet samlas i floder och dammar, kan människan utnyttja upplagrad solenergi med hjälp av vattenhjul eller turbiner och elektriska generatorer.
Varje år får jorden ta emot energi från solen i en mängd av 700 kvadrillioner kilowattimmar. Ändå är denna fantastiska mängd bara en liten bråkdel av solens totala produktion, eftersom den strålar ut i alla riktningar. Det återstår att se i vilken omfattning människan i framtiden kommer att kunna utnyttja denna nära nog obegränsade energikälla. Men att hon kan — om hon vill — göra praktiskt bruk av solenergin är uppenbart, när vi betraktar sådana moderna byggnader som ”Solens hus”.