Nulta energetska zgrada (ZEB – eng. Zero Energy Building) je stambena ili poslovna zgrada sa smanjenom potrebom za energijom kroz povećanje efikasnosti, tako da balans energetskih potreba može biti snabdjeven obnovljivim tehnologijama. Uprkos uzbuđenju zbog izraza “nula energije”, nedostaje zajednička definicija, ili čak zajedničko razumjevanje, tj šta to znači. U ovom tekstu koristi se primjer ovogeneracijskih zgrada s niskom potrošnjom energije da se istraži koncept nulte energije: šta ona znači, zašto je potrebna jasna definicija, i kako smo napredovali prema ZEB cilju. Način na koji se definiše cilj nulte energije utječe na odluke koje dizajneri donose kako bi postigli taj cilj. Definicija ZEB-a može naglasiti strategije na strani potražnje ili strategiju snabdijevanja i da li je računovodstvo zamjene i konverzije goriva prikladna za postizanje cilja ZEB-a. Proučavaju se četiri dobro dokumentovane definicije – energija nultog mjesta, nulti izvor energije, neto-nulti troškovi energije i neto-nula emisija energije; diskutuje se o svim prednostima i nedostacima svakog od njih. Ove definicije se primjenjuju na skup niskoenergetskih zgrada za koje su dostupni opsežni energetski podaci. Ova studija pokazuje efekte dizajna definicije koja se koristi za ZEB i velike razlike između definicija.

Zgrade imaju značajan učinak na korištenje energije i okolinu. Energija koja se koristi u građevinskom sektoru i dalje raste, prvenstveno zato što se nove zgrade grade brže nego stare. Potrošnja energije u sektoru komercijalnih zgrada će se nastaviti povećavati sve dok se ne izgradi zgrada koja će proizvesti dovoljno energije da bi se nadoknadila rastuća potražnja za energijom ovih zgrada. U konceptu, neto ZEB je zgrada sa znatno smanjenim energetskim potrebama kroz povećanje efikasnosti, tako da se balans energetskih potreba može snabdjeti obnovljivim tehnologijama. Uprkos našoj upotrebi izraza „nula energije“, nedostaje nam zajednička definicija – ili zajedničko razumijevanje – šta ona znači. U ovom tekstu koristimo uzorak trenutnih generacija niskoenergetskih zgrada kako bismo istražili koncept nulte energije – što to znači, zašto je potrebna jasna definicija kako napredujemo prema cilju. Koristeći ciljeve ZEB dizajna, izlazi se iz dizajniranja niskoenergetskih zgrada sa ciljem postizanja uštede energije u oblasti održive energetske krajnje tačke. Ciljevi koji su postavljeni i način njihovog definisanja su kritični za proces dizajniranja. Budući da su ciljevi dizajna toliko važni za postizanje zgrada visokih performansi, način na koji je cilj ZEB-a definisan je ključan za razumijevanje kombinacije primjenjivih mjera učinkovitosti i opcija opskrbe obnovljivom energijom.

Zgrade s nultom potrošnjom energije: Granične definicije i tok energije

U srcu ZEB koncepta leži ideja da zgrade mogu ispuniti sve energetske potrebe od onih koji su jeftine, lokalno dostupne, nezagađujuće i obnovljive. Na najstrožim nivoima, ZEB generiše dovoljno obnovljive energije na licu mjesta da bi izjednačila ili premašila godišnju potrošnju energije. Sljedeći koncepti i pretpostavke su uspostavljeni kako bi pomogli u definiranju pojmova za ZEB.

ZEB obično koristi tradicionalne izvore energije, kao što su električni i prirodni plin, kada proizvodnja na licu mjesta ne zadovoljava opterećenja. Kada je generiranje na licu mjesta veće od opterećenja zgrade, višak električne energije se izvozi u mrežu. Korištenjem mreže za obračun energetskog balansa, višak proizvodnje može nadoknaditi kasniju potrošnju energije. Postizanje ZEB-a bez mreže bilo bi vrlo teško jer je trenutna generacija tehnologija skladištenja ograničena. Unatoč neovisnosti elektroprivrednih zgrada izvan mreže, oni se obično oslanjaju na izvore energije kao što su propan (i druga goriva) za kuhanje, grijanje prostora, grijanje vode i pomoćni generatori. Objekti izvan mreže ne mogu hraniti svoju proizvodnju viška energije natrag na mrežu kako bi nadoknadili ostale energetske potrebe. Kao rezultat toga, proizvodnja energije iz obnovljivih izvora mora biti prevelika. U mnogim slučajevima (pogotovo  tokom ljeta), višak proizvedene energije ne može se koristiti. Pretpostavljamo da se višak proizvodnje na licu mjesta uvijek može poslati u mrežu. Međutim, u scenarijima velikog prodora na tržište, mreža možda neće uvijek trebati višak energije. U ovom scenariju, potrebno je skladištenje energije na licu mjesta.

Prioritizacija tehnologije na strani snabdijevanja

Za ZEB-ove su dostupne različite tehnologije za obnovljivu energiju na strani opskrbe. Tipični primjeri tehnologija koje su danas dostupne uključuju solarnu toplu vodu, vjetar, hidroelektrane i biogoriva. Svi ovi obnovljivi izvori su povoljni u odnosu na konvencionalne izvore energije kao što su ugljen i prirodni plin; međutim, razvili smo rangiranje obnovljivih izvora energije u ZEB kontekstu. za razvoj ovog poretka temelje se na tehnologijama koje:

– Smanjuju ukupni utjecaja na životnu sredinu kroz podsticanje energetski efikasnih građevinskih projekata i smanjenje gubitaka kod transporta i konverzije.

– Su dostupne tokom životne dobi zgrade.

– Su široko su dostupni i imaju visok potencijal replikacije za buduće ZEB-e.

Ova hijerarhija teži prema obnovljivim tehnologijama koje su dostupne unutar građevinskog otiska i na lokaciji. Krovni  PV i solarno zagrijavanje vode su najprimjenjivije tehnologije na strani ponude za široku primjenu ZEB-a. Druge tehnologije na strani ponude, kao što su vjetar ili PV sistemi na bazi parkinga, mogu biti dostupni za ograničene primjene. Obnovljivi izvori energije izvan granica gradilišta mogu se koristiti i za postizanje ZEB-a. Ovakvim pristupom može se postići zgrada s nultom energijom potrošnje, ali nije ista kao ona koja generiše energiju na licu mesta i treba da se klasifikuje kao takva. Koristićemo termin “izvan ZEB-a” za zgrade koje koriste obnovljivu energiju iz izvora izvan granica gradilišta.

Zgrade s nultom potrošnjom energije: Definicije

Zgrada nulte energije može se definisati na nekoliko načina, u zavisnosti od granice i metrike. Različite definicije mogu biti prikladne, u zavisnosti od ciljeva projekta i vrijednosti projektnog tima i vlasnika zgrade. Na primjer, vlasnici zgrada obično brinu o troškovima energije. Dizajner zgrade može biti zainteresiran za korištenje energije za potrebe energetskog koda. Konačno, oni koji su zabrinuti zbog zagađenja iz elektrana i sagorevanja fosilnih goriva mogu biti zainteresovani za smanjenje emisija. Četiri najčešće korištene definicije su energija nultog mjesta, neto-nulta energija izvora, neto-nula energetskih troškova i neto-nula emisija energije. Svaka definicija koristi mrežu za računovodstvo neto upotrebe i ima različite primjenjive obnovljive izvore energije. Definicije se primjenjuju na strukture neovisne o mreži

Energija mrežnog nultog mjesta: ZEB lokacija proizvodi barem onoliko energije koliko koristi za godinu dana, kada se obračunava na lokaciji.

Neto izvor energije bez izvora: izvor ZEB-a proizvodi najmanje onoliko energije koliko koristi u godini, kada se obračunava na izvoru. Izvorna energija se odnosi na primarnu energiju koja se koristi za generisanje i isporuku energije na gradilište. Da bi se izračunala ukupna energija zgrade, uvezena i izvezena energija se množi odgovarajućim multiplikatorima konverzije od lokacije do izvora.

Neto troškovi nulte energije: U troškovima ZEB-a, iznos novca koji komunalna služba plaća vlasniku zgrade za energiju koju zgrada izvozi u mrežu najmanje je jednaka iznosu koji vlasnik plaća za energetske usluge i potrošenu energiju godine.

Neto emisije nulte energije: zgrada s nultom emisijom štetnih plinova proizvodi barem onoliko obnovljive energije bez emisija koliko se koristi iz izvora energije koji proizvode emisije.