Permakultura - integracja z naturą

SolarHAB. Otwarty, autonomiczny projekt demonstracyjny.

Celem tego projektu jest budowa samowystarczalnego habitatu mieszkalnego. Rezultatem prac przy jego tworzeniu będzie opracowanie i udostępnienie na licencji opensource szeregu nowatorskich rozwiązań, umożliwiających innym ludziom replikację takiego przedsięwzięcia. Każdy może wziąć udział w powyższym projekcie. Aby doprowadzić do powstania samowystarczalnego habitatu potrzebujemy nowoczesnych technologii i rozwiązań. Możliwe, że niektóre z nich jeszcze nie istnieją i powstaną dopiero w ramach prac badawczo-rozwojowych tego przedsięwzięcia. Zasady udziału są proste. Jako Grupa Cohabitat zadajemy ogólny temat (budowa SolarHAB). Wymagania jakie stawiamy są wygórowane. SolarHAB musi charakteryzować się jak najmniejszym oddziaływaniem na środowisko naturalne, jednocześnie zapewniać jak najwyższy komfort jego mieszkańcom. Samowystarczalność SolarHAB'a determinuje wyposażenie w odpowiednie komponenty. Przede wszystkim potrzebny jest budynek, który będzie zapewniał integrację z otaczającym środowiskiem, sam produkował energię, żywność, przetwarzał odpady i gwarantował dostęp do wody. Wykluczamy możliwość podłączenia się do jakiejkolwiek sieci przesyłowej. Kolejne niezbędne rozwiązania zamykają się w wyżej wymienionych funkcjach. Zapewnienie energii wiąże się z zaprojektowaniem systemu jej pozyskiwania, najlepiej z otoczenia. Chodzi o energię elektryczną, cieplną oraz chłód. Kolejnym komponentem jest system produkcji żywności. Oczywiście duży udział będzie tu miała Permakultura, ale jesteśmy otwarci na różne rozwiązania. Żywność musi być organiczna i wytwarzana bez użycia nawozów sztucznych, środków ochrony roślin, hormonów itp. System przetwarzania odpadów skupiać się powinien na utylizacji i recyklingu produktów przemiany materii pochodzących z pozostałych systemów oraz od człowieka. Związane jest z tym ponowne wykorzystanie zużytej wody oraz gromadzenie wody z otoczenia do celów konsumpcyjnych.

Ktoś może pwiedzieć, że taki projekt jest za bardzo futurystyczny, że wykracza poza obecnie dostępne rozwiązania technologiczne i wiedzę. Aby udowodnić, że tak nie jest przedstawię kilka projektów opracowanych w minionym stuleciu. Zaprezentuję rozwiązania powstałe w ramach prac badawczych, prowadzonych przez New Alchemy Institute. Ta prywatna jednostka została stworzona w odpowiedzi na problemy lat 60'tych wynikające z nadmiernego rozwoju przemysłowego tamtych czasów. Instytut został powołany przez trójkę przyjaciół: Johna Todda, Nancy Jack Todd (późniejszą żonę Johna) oraz Billa McLarneya. Projekt  SolarHAB jest hołdem, jaki pragniemy złożyć ich dokonaniom oraz kontynuacją prac badawczych przez nich rozpoczętych. Zadziwiające, jak wiele może osiągnąć niewielka grupa, zdeterminowanych osób. Niech to będzie inspiracją dla innych.

Na początku była wątpliwość

Kiedy Instytut Nowej Alchemii nabierał kształtu jego twórcy uwikłani byli w ogólnie panujący sprzeciw wobec nauki, który dominował w tamtych czasach. W wątpliwość poddawano wszystkie rozwiązania nowoczesnej nauki, gdy okazało się jak wielkie zniszczenie za tym idzie. Pestycydy takie jak DDT, technologia nuklearna, dominacja nowoczesnego człowieka nad naturą to główne wyznaczniki lat 60'tych. Jednocześnie wyczuwalna była potrzeba ponownej integracji człowieka z naturą, fundamentalna zmiana w postrzeganiu rzeczywistości. Co najdziwniejsze wnioski z tamtych czasów są aktualne również dzisiaj. Wspominając czasy formowania się naczelnej idei Instytutu, John Todd powraca do jednego ważnego stwierdzenia:

Społeczeństwo chcąc poprawić wadliwie działający system zwykle skupia się na podniesieniu wydajności już istniejących komponentów. Rzadko kiedy pada pytanie, czy można coś zrobić inaczej? Przykładem może być uzależnienie naszej cywilizacji od procesu wewnętrznego spalania. Rozwiązaniem problemu zbyt wysokiego zużycia np. benzyny jest opracowanie bardziej wydajnego silnika spalinowego. Nikt jednak nie zadaje sobie pytania, czy napęd samochodowy można rozwiązać inaczej?

Wydaje mi się, że tak postawione pytanie jest nadal aktualne. Zamykamy się w obrębie wcześniej wypracowanych rozwiązań, nie zastanawiając się często, czy można inaczej?

20 lat badań i testów

W latach 1971-1991 Instytut Nowej Alchemii prowadził prace skupiajace się na stworzeniu zrównoważonych systemów produkcji energii, rolnictwa, akwakultury, budowy schronień i zarządzania krajobrazem. Jednym z najwazniejszych efektów tych badań było powstanie bioschronień (z ang. bioshelters) - zasilanych energią słoneczną szklarni zamykających w swojej strukturze produktywne ekosystemy. Poniżej przedstawię najważniejsze projekty, jakie opracowano w ciągu 20 lat badań Instytutu.

Bio-domes (1971-1981)

Pierwszy prototyp bio-kopuły (z ang. biodome) był bardzo prosty. Niewielka, plastykowa kopuła-szklarnia umiejscowiona nad wykopanym w ziemi stawem składała się na całość systemu. Efekt szkalrniowy został wykorzystany do stworzenia optymalnych warynków dla hodowli Tilapii, afrykańskiego gatunku ryb. Kolejne projekty zakładały bardziej skomplikowane systemy. Kopuły były większe, głównie w konstrukcji drewnianej, krytej polietylenem. W stawach hodowano różne gatunki ryb, a dookoła nich uprawiano jadalne rośliny. Ciepła, zasobna w substancje odżywcze woda ze stawów, wykorzystywana była do nawadniania upraw.

Mini-Ark (1973)

Tego typu struktury testowały bardziej wytrzymałe materiały. Wprowadzono inne rozwiązania konstrukcyjne. Nisko nachyloną, pokrytą plexiglasem ścianę nad betonowym, ocieplonym zbiornikiem od strony południowej oraz bardziej pionową ocieploną ścianę od strony północnej. Pokrycie północnej ściany lustrzaną powłoką zwiększyło dodatkowo ilość światła docierającego do zbiornika.

"Six-pack" Backyard Solar Greenhouse (1975)

Obiekt zbudowany w celu przetestowania rozwiązań i materiałów zastosowanych w późniejszych projektach m.in. Prince Edward Island Ark. Zastosowano panele z włókna szklanego dla poprawy sztywności konstrukcji i lepszej dyfuzji światła. Wprowadzono również wewnętrzną warstwę reflektorów ciepła. Północna ściana, tak jak w przypadku wcześniejszych projektów została dobrze ocieplona i pokryta ekranami odbijającymi światło słoneczne. Jako element masy termicznej ponownie zastosowano betonowy, wkopany w ziemię zbiornik oraz łoże wypełnione glebą. W zbiorniku odbywała się hodowlla ryb, a wodę, która krażyła w obiegu zamkniętym, ponownie wykorzystywano do nawadniania upraw.

Cape Cod Ark (1976-1989)

Arka z Cape Cod była wczesną eksploracją założenia integracji pasywnego ogrzewania solarnego, zimowej produkcji żywności, akwakultury oraz sprzężenia architektury i ekologii. Zbudowana jako stacja badawcza służyła do studiowania dynamiki energetycznej wewnątrz struktur solarnych oraz biochemii i ekologii wewnetrznych ekosystemów. Testy dowiodły, że tego typu struktury solarne są w stanie utrzymać produktywny ekosystem w klimacie umiarkowanym chłodnym, produkując świeżą żywność przez okrągły rok. Arka wymagała jedynie niewielkiego zasilania w okresie zimowym. W latach 1989-2006 Arka przeszła szereg modyfikacji i została ostatecznie zmodernizowana. Od strony północnej została przyłączona do energooszczędnego domu a na dachu zamontowano panele fotowoltaiczne i kolektory, produkujące energię elektryczna i ciepło na potrzeby budynku mieszkalnego. Długość tego obiektu to blisko 28 metrów, powierzchnia terenów uprawnych wewnątrz wynosi około 170 metrów kwadratowych a wysokość pozwala na uprawę niskich drzew oraz winorośli. Wewnętrzny ekosystem złożony jest z różnorodnych zbiorowisk roślinnych oraz dużych, solarnych stawów rybnych, które również pełnią istotną rolę w regulowaniu mikroklimatu budynków.

Oryginalna Arka:

• zaprojektowana przez zespół Solsearch Architects (obecnie BGHJ Architects, PEI Canada)
• 28 metrów długości, izolacja północnej ściany
• południowa, przeszklona fasada wykonana z podwójnego włókna szklanego, wzmocniona konstrukcja nośna
• wentylacja szczytowa, brak wentylacji przypodłogowej
• 9 solarnych stawów rybnych, wyniesionych ponad grunt, kazdy o pojemności 2600 litrów
• łoże wypełnione granitowym tłuczniem jako magazyn energii cieplnej, gorące powietrze wtłaczane w ciągu dnia, ciepło oddawane do otoczenia w nocy
• roślinność posadzona w glebie na różnopoziomowych tarasach
• betonowy zbiornik będący kolektore wody deszczowej zbieranej z północnej części dachu
• całoroczny cykl uprawy roslin jadalnych
• stała, dynamiczna populacja pożytecznych owadów, jako mechanizm kontroli szkodników upraw

Prince Edward Island Ark (1976)

Bliźniaczy projekt Cape Cod Ark. Budynek ten integruje w sobie szklarnię, przestrzeń mieszkalną, przestrzeń magazynową, solarne stawy akwakultury oraz aktywne systemy ogrzewania powietrza i wody. Sam budynek, a w szczególności nachylenie południowej, przeszklonej fasady, zostały specjanie zaprojektowane, aby arka mogła funkcjonowac w klimacie chłodnym.

Parametry:

1. Struktura

• Długość 33.53 m
• Maksymalna szerokość 14,63 m
• Całkowita powierzchnia podłogi 523,58 m2
• Powierzchnia terenów uprawnych (tarasy i akwakultura) 242 m2
• Laboratorium 14,12 m2
• Część mieszkalna 115,85 m2
• Część magazynowa (stodoła) 40,88 m2

2. Klimat

• Kolektory słoneczne 78,97 m2
• Przeszklona fasada 232,25 m2
• Zbiornik gorącej wody  79,485 litrów
• Stawy solarne 71,915 litrów
• Kamienne łoże akumulacyjne 90,27 m3
• Szacowana zdolność akumulacji ciepła 6,05 miliona kcal

Pillow Dome (1982)

"Imagine livina outdoors indoors in a transparent dome, picking organicly grown vegetables right in your kitchen, sleeping in a bed under luxuriant trees or slung beneath the opened apex, comfortable regardless of the weather outside. Yuor autonomus garden home is heated and cooled by the sun, which also provides electricity and hot water. Solar heat is stored in translucent water tanks that nurture edible fish and furnish nutrient rich irrigation water for the plants..."

J. Baldwin "The garden of Eden"  Buckywork 1996

Kopuła geodezyjna autorstwa R. Buckminstera Fullera, zaadaptowana przez J. Baldwina w Instytucie Nowej Alchemii. 15 metrowej średnicy kopuła wykonan została z lekkich aluminiowych rurek, gwarantuje maksymalny dopływ światła słonecznego. Trzywarstwowe, trójkątne panele wykonane z Tefzelu (polimer fluorowęglanowy) napełnione argonem zapewniają najlepszą izolację termiczną. Wentylację umożliwiają otwierane panele u dołu i u góry kopuły.

Na podstawie zebranego doświadczenia można śmiało stwiredzić, że bydowa habitatu zapewniającego wszystkie wygody leży całkowicie w zasięgu ręki. Rozpowszechnienie takiego trendu w masowym bydownictwie przyniosłoby olbrzymie korzyści. Uważam, że w takich rozwiązaniach skrywa się klucz do przemiany paradygmaty schronienia dla ludzi i stanowi podstawę sukcesu przejścia od ery naftowej do świata nowych możliwości.