Szara energia
Architektura i klimat

– Ale co się stanie, jak zaczniemy budować tylko z drewna?
– No właśnie, przecież wytniemy wszystkie lasy i nic nie zostanie? Właśnie dlatego trzeba budować z betonu… albo tworzyw. 

Takie przemyślenia i stwierdzenia padają podczas każdego kolejnego spotkania, wykładu czy warsztatów. Nie mam żadnej wątpliwości, że są one zasadne. I rzeczywiście, gdybyśmy ciągle chcieli więcej i więcej, to nawet budowanie z drewna nie zmieniłoby naszego wpływu na środowisko. Dzień długu ekologicznego niebezpiecznie przesuwa się w czasie. Działamy wewnątrz granic planetarnych i pojemności środowiskowej. Przekraczanie ich, aby mieć więcej, budować więcej, prowadzi do katastrofy, przed którą tutaj staram się ostrzegać co sześć tygodni.

Zrywka drewna, fot. Przykuta, commons.wikimedia.org

Dlatego też pierwsze dwa pytania, na które trzeba odpowiedzieć to: „gdzie?” i „po co?’’ budujemy. Dopiero potem „jak?”, w myśl zasady postwzrostu, na którą niektórzy ekonomiści się boczą, a inni z nią bratają*. Te dwa pytania w kontekście architektury trzeba sobie zadać najpierw, dopiero potem zastanowić się i odpowiedzieć na pytanie: „z czego budować?”. Zacytuję tu ponownie Giulię Sonetti z Politechniki Turyńskiej, która mówi, że najlepsza energia to ta, której nie zużyjemy. Postwzrost przypomina, żeby używać materiałów w sposób odpowiedzialny i tam, gdzie potrzeba. Czy potrzebne jest kolejne centrum handlowe? Jaki jest cel kolejnego parku naukowo-technologicznego czy centrum badań nad żywieniem organicznym? Puste budynki są tylko drogą scenografią w mieście, bez mieszkańców i bez celu od samego początku. 

* Polecam zapoznać się z pracami profesor Bożeny Ryszawskiej z Uniwersytetu Wrocławskiego, chociażby ze znakomitym wykładem wygłoszonym podczas konferencji Postwzrost: Pomiędzy wzrostem a katastrofą.

Energia może być szara

W poprzednim numerze NN6T zwróciłem uwagę na to, że energia, jaką zużywa budynek w całym okresie jego życia, w największej części spożytkowana jest na jego działanie – to aż 85%, pozostałe prawie 15% to energia, która potrzebna jest do pozyskania „części” do budynku, między innymi materiałów na podłogi i stropy, lampy, system wentylacji, płytę na tarasie czy poręcze. I to o tych niecałych 15% warto napisać. Wydaje mi się, że to ta część energii w budynku, o której się najczęściej zapomina. Również chyba ta część energii, którą najtrudniej policzyć albo nie wiemy jak ją policzyć. Embodied-energy to energia, czasami nazywana szarą, zużywana w procesach związanych z produkcją, transportem i dostawą produktów do konsumenta. Przyjmuje się, że energię potrzebną na użytkowanie materiału (np. renowacja) i przygotowanie do dalszego życia lub utylizacji* liczy się jako element cyklu życia budynku. 

W życiu takiego materiału możemy wyróżnić cztery etapy: 

1. Przygotowanie surowca, czyli na przykład wydobycie materiału z ziemi (materiały nieorganiczne) lub zbiory (materiały organiczne), oczyszczenie, przetopienie lub inne przygotowanie. Koszt energetyczny tej fazy zawiera również transport surowców z miejsca pochodzenia do miejsca produkcji. Pokazuje to, że materiały lokalne mają przewagę nad tymi importowanymi, szczególnie z daleka. 
2. Produkcja, kiedy to surowce przetwarza się na produkty (okna, dachówkę czy klamki). W koszty energetyczne tego przedsięwzięcia należy włączyć również pakowanie i dalszy transport do użytkownika.
3. Wykorzystanie. Jeśli produkt potrzebuje energii (np. kaloryfer czy lampa zużywają energię po to, aby działać).
4. Utylizacja, kompostowanie lub dalsze życie. Ten etap wiąże się przygotowaniem materiału do dalszego życia, rozłożeniem na części pierwsze, przetworzeniem. 

Suma tych energii odpowiada całemu cyklowi życia budynku. Sumując ilość energii, jaką budynek zużywa podczas użytkowania, i szarej energii, można szukać najlepszego energetycznie rozwiązania, tak aby ilość tej energii w całym okresie życia była jak najmniejsza. 

Najprostszym rozwiązaniem, aby obniżyć całkowite zużycie szarej energii, jest budowanie na trwanie, kiedy każdy element budynku traktuje się z odpowiednią atencją. 

Pierwszy wykres pokazuje, jaka ilość energii potrzebna jest do produkcji materiału, tj. od surówki do produktu, który wychodzi z fabryki. Same wartości nie są ważne – dla różnych lokalizacji, parku maszynowego, wydajności fabryki będą się różnić – wskazuje jednak różnice w skali energochłonności materiałów. Pokazuje, że szkło czy aluminium to materiały energetycznie najdroższe.   

* Mimo że utylizacja, czyli zamienianie cennych surowców w śmieci, przeczy idei regeneracji i gospodarki okrężnej, to jednak nie wszystkie materiały, które dziś są wykorzystywane albo poddawane utylizacji są możliwe do ponownego użycia.

Ponowne użycie, recykling, upcykling

Jak piszą naukowcy z Uniwersytetu Stanford*, ponowne wykorzystanie materiałów budowlanych pozwala zaoszczędzić aż do 95% energii szarej, która w przeciwnym razie zostałaby zmarnowana. Jednak niektóre materiały, takie jak cegły i dachówka, kamień okładzinowy, mogą ulec uszkodzeniu podczas rozbiórki i wykorzystanie ich w nowym kontekście może być trudne bądź niemożliwe. W zależności od materiału ponowne jego wykorzystanie może przynieść różne oszczędności (wynika to głównie z procesu przetwarzania), w przypadku aluminium może sięgać aż 95%, a w przypadku szkła 20%. Co więcej, niektóre procesy ponownego przetwarzania mogą zużywać więcej energii niż nowe materiały, szczególnie w przypadku transportu na duże odległości. 

Temat najbardziej złożony to upcykling, w którym szuka się zachowania wartości materiałów. Znów w zależności od materiału taki proces może być energetycznie drogi bądź nie. W upcyklingu szuka się przynajmniej zachowania wartości materiału, co oznacza również, że może podnieść jego wartość. W sytuacji typowej szklenie pozostaje szkleniem, poręcz poręczą, bo ilość energii potrzebna do przygotowania takiego elementu do działania jest tak wysoka, że nie należy zmieniać jego funkcji.  Z perspektywy energii ten proces wydaje się najbardziej wydajny, gdyż nie zmieniamy właściwości materiałów. 

Aby maksymalizować pozytywny wpływ budynku na środowisko, trzeba poznać ilość energii, jaką zużywa z całym cyklu swojego życia, od pozyskiwania materiałów poprzez funkcjonowanie aż po kolejne życie materiałów. Znając relację pomiędzy tym, jak budynek funkcjonuje, zużywając 85% energii, a tym, skąd się ona bierze, możemy odpowiedzialniej planować i projektować.

* Frequently Asked Questions: Benefits of Recycling, Stanford University, [online], https://tiny.pl/7k3k6, [dostęp: 12.11.2020].

Wykresy autorskie oparte na: B. V. Venkatarama Reddy, K. S. Jagadish, Embodied energy of common and alternative building materials and technologies, „Energy and Buildings” 2003, 35(2), s. 129-137.

Adrian Krężlik – architekt, który zajmuje się zastosowaniem współczesnych technologii w projektowaniu szczególnie w kontekście rozwoju zrównoważonego. Prezes Fundacji Architektury Współczesnej. Założyciel platformy edukacyjnej Architektura Parametryczna oraz berlińskiej agencji Parametric Support, który zajmuje się aplikacją optymalizacji i automatyzacji do procesów architektonicznych. Doświadczenie zawodowe zdobywał w Zaha Hadid Architects w Londynie, Rojkind Arquitectos oraz FR-EE Fernando Romero w Meksyku. Wykładowca Weißensee Kunsthochschule w Berlinie oraz School of Form.