Công nghệ phát triển tòa nhà sử dụng năng lượng bằng 0

Mô hình ZEB trong tiết kiệm năng lượng và giảm khí thải

Theo Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA), các tòa nhà hiện tại tiêu thụ một lượng lớn năng lượng, chiếm tới 40% tổng năng lượng toàn cầu và có xu hướng tăng lên 50% vào năm 2030. Thực trạng này tác động mạnh đến môi trường, làm gia tăng chi phí và cạn kiệt tài nguyên.

Lần đầu tiên, khái niệm tiêu thụ năng lượng bằng 0 được đưa ra vào năm 1976 và các tòa nhà tiêu thụ năng lượng bằng 0 được phát triển tại Đại học Kỹ thuật Đan Mạch.

Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) định nghĩa, các tòa nhà dân dụng hoặc thương mại tiêu thụ năng lượng net-zero là những tòa nhà giảm tiêu thụ năng lượng đáng kể thông qua các biện pháp nâng cao hiệu suất và đáp ứng nhu cầu năng lượng còn lại bằng sản xuất năng lượng tái tạo.

Còn tại Nhật Bản, theo Cơ quan Năng lượng và Tài nguyên thiên nhiên (ANRE), một công trình “gần như sử dụng năng lượng net-zero” (gần như ZEB) khi lượng năng lượng chính yếu tiêu thụ hàng năm ít hơn 25% so với một công trình thông thường cùng quy mô, và một công trình “sẵn sàng cho cân bằng năng lượng” khi lượng năng lượng tiêu thụ ít hơn 50% so với một công trình thông thường.

Ngày 13/6/2022, Nhật Bản thông qua Luật Bảo tồn năng lượng xây dựng (sửa đổi), đặt ra nghĩa vụ bắt buộc tất cả các tòa nhà dân cư và công trình công cộng phải tuân thủ các tiêu chuẩn bảo tồn năng lượng vào năm tài chính 2025. Đối với các tòa nhà mới, mục tiêu là đạt được mức hiệu suất tiết kiệm năng lượng tương đương với các tòa nhà cân bằng năng lượng vào năm 2030, đến năm 2050, hiệu suất tiết kiệm năng lượng trung bình cho các tòa nhà hiện có cũng phải đáp ứng các tiêu chuẩn này.

Cụ thể, Luật đã mở rộng hệ thống tối ưu hóa để tăng hiệu suất sử dụng năng lượng cho các tòa nhà dân cư và thiết lập một hệ thống tài trợ lãi suất thấp để hỗ trợ việc cải thiện tiết kiệm năng lượng cho các khu nhà dân cư và công cộng hiện có.

Hướng đến mục tiêu phát triển bền vững

Trong thực tế, Nhật Bản đã xây dựng cộng đồng dân cư cân bằng năng lượng thế hệ mới tại TP. Sakai (tỉnh Osaka). Dự án do Tập đoàn Daiwa House khởi xướng từ năm 2011, nhằm giải quyết các thách thức môi trường cấp bách như biến đổi khí hậu và tình trạng thiếu điện sau thảm họa động đất ở miền Đông nước này.

Mục tiêu của Dự án là thúc đẩy lối sống thân thiện với môi trường, nâng cao nhận thức cộng đồng về các vấn đề môi trường. Các ngôi nhà trong cộng đồng này được xây dựng theo tiêu chuẩn ZEB, đảm bảo thân thiện với môi trường, tiện nghi và chất lượng cho cư dân.

Bên cạnh việc tăng cường áp dụng các công trình công cộng và nhà ở tiết kiệm năng lượng và khuyến khích việc sử dụng năng lượng tái tạo, Chính phủ Nhật Bản cũng đồng thời đưa ra nhiều chính sách tập trung thúc đẩy thực hiện khử carbon. Tiêu biểu là năm 2008, Công ty Sekisui tuyên bố về giảm khí nhà kính, kêu gọi không có khí thải carbon từ các ngôi nhà vào năm 2050. Sekisui đã cho ra mắt lần lượt 3 mô hình, gồm Green First cho các ngôi nhà thân thiện với môi trường vào năm 2009, Green First HYBRID (ZEH) - ngôi nhà thông minh sẵn sàng ứng phó với thiên tai vào năm 2011 và Green First Zero (GFZ) - ngôi nhà năng lượng net-zero vào năm 2013.

Theo Báo cáo phát triển bền vững của Sekisui House, trong năm tài chính 2020, có 91% ngôi nhà liên kết mới xây dựng là ZEH, so với tỷ lệ 13% của cả nước Nhật. Những ngôi nhà GFZ đã đạt được nguồn cung cấp năng lượng trung hòa carbon thông qua việc cải thiện cách nhiệt và thiết bị tiết kiệm năng lượng, cùng với hệ thống điện mặt trời và các thiết bị tạo năng lượng tiên tiến khác. So với phương pháp truyền thống sử dụng điện từ nhà máy nhiệt điện và khí đô thị để sưởi ấm và cung cấp nước nóng, hệ thống pin nhiên liệu trong các ZEB giúp giảm tiêu thụ năng lượng gốc khoảng 35% và giảm khí thải CO2 khoảng 48%.

Về lâu dài, Chính phủ Nhật Bản hướng đến mục tiêu giảm lượng khí thải từ khu vực dân cư ít nhất là 65% vào năm 2030 và 80% vào năm 2040; từ khu vực thương mại ít nhất là 70% vào năm 2030 và 85% vào năm 2040. Dự kiến, cả hai khu vực sẽ loại bỏ hoàn toàn khí thải carbon vào năm 2050.

Hoàng Nam