Adaptive Tagfliser kan være nøglen til at reducere energi til opvarmning og køling

Ifølge markedsundersøgelser kan det globale tagmarked overstige US$140 milliarder i 2033 fra næsten US$82 milliarder i 2023. Ingen byggearbejde er færdigt uden en tagløsning. Den er lige så vigtig for boliger og kommercielle strukturer. Markedet har en dynamisk karakter, da tage skal udskiftes med jævne mellemrum. I Nordamerika viser en markedsundersøgelse, at 94% af tagprojekterne er udskiftning af tage. 

Udskiftning af gamle tage handler ofte om at gøre dem miljømæssigt bæredygtige og energieffektive. Kølige tage, som kan reflektere solstråling og reducere tagtemperaturen, kan spare US$0,50 per kvadratfod, som nogle undersøgelser viser. 

Nogle estimater forventer, at det globale marked for kølige tage vil vokse med en CAGR på 5,7% frem til 2025. Reflekterende tagmaterialer, såsom hvide membraner eller belægninger, kan reducere tagoverfladetemperaturen med op til 50 grader Fahrenheit. 

Mens køle- eller opvarmningsegenskaber er blevet et definerende træk ved tagløsninger, viser interessen for bæredygtighed og energibesparelser, at løsninger skal være effektive. 

Vi vil starte dagens diskussion med en sådan løsning, der har fanget opmærksomheden i tagbranchen verden over. 

Adaptive Tagfliser: Følsomme over for udendørstemperatur; hjælper med at reducere energiforbrug

Forskere ved University of California, Santa Barbara, har udarbejdet akademisk forskning, der beskriver, hvordan tagfliser kan reducere varme- og køleomkostninger. 

Formålet med de tre forskere i dette projekt, Charlie Xiao, Elliot Hawkes og Bolin Lao, var at reducere energiregningernes beløb for amerikanere og mindske behovet for fossile brændstoffer, der er nødvendige for at drive HVAC-systemer i hjemmet. 

Disse adaptive fliser kommer med en strålingskontakt, der hjælper med at skifte mellem opvarmnings- og køletilstande. Den kan skifte mellem køle- og opvarmningstilstande inden for 3 grader Celsius fra kontakttemperaturen. Den kan reducere køle- og opvarmningsbehovet med mere end 2,5 gange sammenlignet med statiske enheder. 

‘Kontakten’, eller den passive termoreguleringsenhed, er en 4‑tommer firkant. Den fungerer som en bevægelig overflade, der kan ændre sine termiske egenskaber for at reagere på et spektrum af temperaturer.

Ifølge forsker Charlie Xiao:

“Den skifter mellem en opvarmnings- og en køletilstand, afhængigt af flisens temperatur.”

Forskerne har udformet løsningen med en måltemperatur på 65 grader Fahrenheit, hvilket er omkring 18 grader Celsius. 

Men hvorfor modtages denne løsning med så stor forventning i tagbranchen? At komme til bunds i dette spørgsmål kræver en forståelse af den amerikanske bygningers energiforbrugs‑situation.

50% af den amerikanske bygningers energiforbrug går til opvarmning og køling

Mængden af energiforbrug, der går til opvarmning og køling af amerikanske bygninger, er enorm. Ifølge United States Energy Information Administration udgjorde den samlede slutbruger‑energiforbrug i bolig‑ og erhvervssektoren omkring 29 % af det samlede amerikanske slutbruger‑energiforbrug i 2022. Hvis man medregner energitab i elsystemet, udgjorde bolig‑ og erhvervssektoren 38 % af det samlede amerikanske energiforbrug i 2022. 

Med 50% af det amerikanske bygningers energiforbrug, der går til opvarmning og køling, skal systemet være energibesparende for enhver pris. Desuden vil klimaforandringer og global opvarmning øge behovet for køling. Alligevel vil der være områder, hvor efterspørgslen efter opvarmning også forbliver høj og kan endda stige. 

Traditionelle kølige tagssystemer, herunder reflekterende belægninger, membraner, tagshingles eller fliser, fungerer på principper om at køle huse ved at reflektere sollys. Disse løsninger frigiver også noget af den fangede varme som termisk infrarød stråling. Problemet med disse løsninger opstår, når kølige tagsystemer fortsætter med at udstråle varme om vinteren, hvilket øger opvarmningsomkostningerne. Kort sagt mangler de energi‑effektivitet og omkostningseffektivitet. 

Når man tager alle de nævnte aspekter i betragtning, er en løsning, der kan skifte mellem opvarmnings‑ og køletilstande som reaktion på udendørstemperaturen, intet mindre end banebrydende, især fordi den fungerer uden elektricitet. 

Løsningen anses også for at spille en afgørende rolle for branchen, fordi den kan imødekomme kravene til opvarmning og køling i den samme bygning på samme dag. Der findes ikke mange teknologier i dag, der automatisk kan skifte mellem passiv opvarmning og køling. De tilgængelige løsninger er dog for det meste ineffektive til daglig skiftning, da de kræver et stort temperaturinterval for at skifte tilstande. 

Forskerne hævder også, at deres design er meget tilpasningsdygtigt. Det kan opnå forskellige temperaturindstillinger ved at ændre faseovergangsmaterialet. For højere strålingskøling, forbedret opvarmningsydelse og overlegen holdbarhed behøver de adaptive fliser kun at ændre deres belægning. 

En anden funktion, der gør løsningen attraktiv, er dens simple design og lavprisproduktionspotentiale. 

Mens alle disse fordele og gevinster venter på at blive udnyttet af branchen og produceret i større skala, arbejder flere andre bygningsløsninger på at reducere energi for opvarmning/køling. Vi vil nu se på nogle af disse løsninger.

Smart‑Tagbelægning til energibesparelser året rundt

Forskere involveret i en undersøgelse ledet af Junqiao Wu, en fakultetforsker i Berkeley Labs Materials Sciences Division og professor i materialvidenskab og -ingeniør ved UC Berkeley, udviklede en helårs smart‑tagbelægning, der holder hjem varme om vinteren og kølige om sommeren. 

Ligesom den tidligere løsning kræver denne heller ikke naturgas eller elektricitet. 

Ifølge Junqiao Wu:

“(Vores) helårs tagbelægning skifter automatisk fra at holde dig kølig til varm, afhængigt af udendørsluftens temperatur. Det er energifri, emissionsfri klimatisering og opvarmning, alt i én enhed.”

For at nå deres mål udviklede forskerne et nyt materiale kaldet en temperatur‑adaptiv strålingsbelægning eller TARC. TARC slukker automatisk for den strålingskøling om vinteren, så der ikke opstår overkøling og energispild. 

Med TARC på plads forventer forskerne, at den gennemsnitlige husstand i USA vil spare op til 10 % på elektricitet. Løsningen kan reflektere 75 % af sollyset året rundt. Når den omgivende temperatur er over 25 grader Celsius eller 77 grader Fahrenheit, stiger dens termiske emissivitet til omkring 90 %. 

Junqiao Wu, der udtrykker sin begejstring for, hvad løsningen kan opnå, sagde:

“Vi troede oprindeligt, at overgangen fra opvarmning til køling ikke ville være så dramatisk. Vores simulationer, udendørseksperimenter og laboratorieforsøg viste det modsatte – det er virkelig spændende.” 

Forskerne havde planer om at udvikle TARC‑prototyper, der er egnet til anvendelser i større skala. De håbede, at TARC ville bevise sin værdi som en termisk beskyttende belægning, der kan forlænge batterilevetiden i smartphones og laptops. Dens andre anvendelser kan omfatte beskyttelse af satellitter og biler mod ekstremt høje eller lave temperaturer samt fremstilling af temperatur‑regulerende stof til telte, drivhusdække, hatte og jakker. 

Energieffektive løsninger for amerikanske bygninger, især med fokus på effektiv tagdækning, er også tilgængelige på virksomhedsniveau. Vi vil se nogle af disse løsninger i de næste segmenter. 

1. Whitco Roofing, Inc.

Whitco positionerer sig som den største kommercielle tagentreprenør i Atlanta og en af de førende tagentreprenører i Nordamerika. Whitco er en af kun få kommercielle tagvirksomheder i Nordamerika, der har certificerede Green Roof Professionals som medarbejdere. De tilbyder også soltagspaneler, der effektivt kan levere mere end 25 % af en bygnings samlede energi. Deres løsninger inkluderer også Polyisocyanurat‑tagisolering. Når den anvendes korrekt, kan denne løsning betydeligt reducere opvarmnings‑ og køleomkostninger i kommercielle og industrielle anvendelsesscenarier. 

Grundlagt i 2005 er Whitco Roofing en privat ejet virksomhed med hovedkontor i Atlanta, Georgia, USA. 

2. Grundfos

Når det gælder en holistisk tilgang til at reducere opvarmnings‑ eller kølingsenergiforbruget i bygninger, er Grundfos navnet, der topper listen. Deres løsninger henvender sig både til kommercielle og private bygninger. 

For at gøre kommerciel opvarmning energi‑effektiv, tilbyder Grundfos cirkulationspumper, blandingsløkker, distribuerede pumpeløsninger, booster‑sæt, indbyggede enkelt‑trins pumper, hydro‑boostere og meget mere. Til energieffektiv opvarmning i boligopsætninger, afhænger Grundfos primært af cirkulationspumper. 

I regnskabsåret 2022 registrerede Grundfos en nettoomsætning på DKK 33,3 mia. (2021: DKK 28,7 mia.). Der var en salgsstigning på 12,1 % i lokale valutaer sammenlignet med det foregående regnskabsår (2021). Return on sales i 2022 steg til 11,8 % i 2022, sammenlignet med 11,4 % i 2021.

3. Tesla Solar Roofs

Installationen af Tesla (TSLA ) solartage giver mulighed for at forsyne sit hjem med et fuldt integreret sol– og energilagringssystem. Den tilbyder en 25‑års garanti og 24/7 strømafbrydelsesbeskyttelse. Soltaget suppleres af Powerwall, et kompakt hjemmebatteri til energisikkerhed døgnet rundt. Disse batterier hjælper med at lagre den energi, som soltaget producerer, så hjemmet kan forsynes når som helst. 

Sammensætningen af et soltag omfatter både glas‑solartiles og ståltagfliser. Glas‑solartiles producerer energi. De arkitektonisk klassificerede ståltagsfliser er beregnet til at give tagget lang levetid og korrosionsbestandighed. 

Ifølge tal officielt offentliggjort af virksomheden har Teslas interne team af energiprofessionelle installeret næsten 4 gigawatt solenergi på næsten 480 000 tage. Samlet genererer disse tage mere end 25 TWh ren energi. 

Opsætningen inkluderer også Tesla Solar‑invertere for at holde systemet velintegreret, sikkert, pålideligt og klar til strømafbrydelse. Med Tesla‑appen kan man overvåge energiproduktionen i realtid. Det er også muligt at styre systemet fra hvor som helst med øjeblikkelige advarsler og fjernadgang. 

I Q3 2023 registrerede Tesla en omsætning på mere end US$21,4 milliarder. Driftsmarginen lå på 17,2 %. 

Bygninger og energieffektivitet: Vejen frem

Global opvarmning og klimaforandringer er et civilisationsspørgsmål. Regeringer, reguleringsorganer, nationers råd og virksomheder er alle ivrige efter at finde løsninger, der hjælper med at opnå effektive energimoduler. Ud over specialiserede løsninger er der mange måder, man kan tackle disse udfordringer på ved at foretage små, daglige ændringer i vores bygningssystemer.

Det amerikanske Office of Energy Efficiency and Renewable Energy anbefaler mange sådanne løsninger, såsom at tilføje isolering, bruge LED‑belysning, installere varmepumper osv. 

Personer, der bor i varme og fugtige klimaer, kan bruge dehumidificerende varmerør for at reducere indendørs fugtighed og forbedre komforten. At minimere energitab i kanaler er en anden måde at fremme energieffektivitet på. Isolering af kanaler og lufttætning kan være nyttigt. 

For effektive vandvarmesystemer i bygninger kan man overveje energibesparende løsninger som tankløse spoler, indirekte vandvarmere, solvarme til vand osv. Indførelse af processer som varmegenvinding fra afløbsvand kan også vise sig nyttigt. 

Der er mange fordele ved at reducere energi for opvarmning/køling. Det handler ikke kun om at sænke omkostningerne. Det har større samfundsmæssige fordele. De hjælper med at opbygge samfundsmodstandskraft og et system, der er energibevidst og retfærdigt. Der er underforsynede samfund i hver region, der har brug for omkostningseffektive teknologier og infrastruktur for at få adgang til en ubrudt energiforsyning. 

Energieffektive systemer fører også til mindre luftforurening, hvilket gavner den samlede sundhed i et samfund. Den mindskede forbrænding af fossile brændstoffer er også gavnlig for vores økologi, planterne og dyrene omkring os. 

Dens fordel for landets infrastrukturøkonomi er også betydelig. Effektive energisystemer aflaster elnettet. Det hjælper med at minimere overbelastning og stress på strømfordelingen på ethvert givet tidspunkt. 

Fordelene er så udbredte og har så vidtrækkende indvirkning, at vi har brug for flere løsninger som adaptive tagfliser i fremtiden. Det er helt sikkert et opmuntrende milepæl i rejsen mod effektivitet og bæredygtighed. 

Klik her for listen over de ti bedste solenergiaktier.