Vanwege wat het terug in het systeem pompt, een nul-energiewoning verbruikt uiteindelijk helemaal geen energie. Zie meer groene wetenschapsfoto's. iStockphoto.com/gchutka

Als het om energieverbruik gaat, niet alle huizen zijn gelijk gemaakt.

Eerst, daar is het traditionele elektrische huis. Een typische, een volledig elektrisch aangedreven huis in de Verenigde Staten gebruikt ongeveer 10 kilowattuur (kWh) per vierkante voet per maand, of ongeveer 120 kWh per vierkante voet in een jaar [bron:ToolBase].

Een woning met een hoger rendement, zoals een met een zonneboiler, een kleine fotovoltaïsche installatie en hoogrendementstoestellen, brengt het energieverbruik in een jaar terug tot ongeveer 84 kWh per vierkante voet [bron:ToolBase].

En dan is er nog het energieneutrale huis, of ZEH. Aan het eind van datzelfde jaar een ZEH verbruikt uiteindelijk helemaal geen energie.

We zullen, eigenlijk, het is een beetje ingewikkelder dan dat, maar het komt wel neer op een netto-nul energieverbruik. Een nul-energiewoning is ongeveer net zo efficiënt als een huis kan krijgen zonder de elektriciteit helemaal op te geven. Het heeft alle comfort van een gewoon huis -- het verwarmt, koelt, vermaakt, wast en droogt. Het doet het gewoon allemaal efficiënter. En dan, wanneer het klaar is, het wekt voldoende zonne-elektriciteit op om in zijn eigen lage energiebehoefte te voorzien.

Het lijkt nogal futuristisch, maar nul-energiewoningen zijn niet meer alleen een concept. In de Verenigde Staten, ze beginnen te koop te verschijnen in de zonnigste staten, zoals Arizona, Texas en Californië, waar zonnebrandstof het meest voorkomt. Er zijn zelfs enkele woningbouwbedrijven die zich bijna uitsluitend richten op de ZEH- of near-ZEH-markt.

In dit artikel, we zullen ontdekken waar deze huizen over gaan -- hoe ze 60 procent minder energie verbruiken dan een normaal huis, hoe ze eindigen met een netto-nul energieverbruik, en of ze op de lange termijn een huiseigenaar geld besparen, of als het voordeel puur ecologisch is.

Inhoud

1. Nul-energie woningbouw
2. Home Energieproductie
3. Economie van nul-energiewoningen

Nul-energie woningbouw

Het bouwen van een energieneutrale woning is niet alleen een kwestie van een zonne-energiesysteem en de meest efficiënte koelkast op de markt. Een ZEH is vanaf de grond opgebouwd met energie-efficiëntie in het achterhoofd. Het begint met de meest elementaire ontwerp- en constructie-elementen, gericht op twee belangrijke gebieden:het verminderen van de energiebehoefte voor de systemen die verantwoordelijk zijn voor het grootste deel van het energieverbruik van een huis en het vergroten van de ingebouwde energieopwekkingscapaciteit van het huis.

Een ZEH omvat:

• Een fotovoltaïsch systeem voor de opwekking van elektriciteit
• Een passief thermisch zonnesysteem voor het verwarmen van water (passieve systemen hebben geen elektrische onderdelen - zie Hoe zonneboilers werken voor meer informatie)

En het minimaliseert de energiebehoefte voor:

• Ruimteverwarming, ruimtekoeling en ventilatie
• Water opwarmen
• Verlichting en apparaten

Er zijn veel trucs die bouwers en architecten gebruiken om deze doelen te bereiken. Bijvoorbeeld, de muren, dak en fundering, en de interactie tussen de drie, kan worden ontworpen om het water zo efficiënt mogelijk te beheren, damp- en warmtestroom. De dakcoating kan een hoge zonnereflectiewaarde hebben. Dakranden en luifels kunnen strategisch worden geplaatst en bemeten om de zomerzon te blokkeren en de winterzon toe te laten. Andere ontwerpelementen kunnen zijn:

• Extra dikke ramen en isolatie
• Ingebouwde temperatuur- en ventilatiebewakingssystemen
• Strategisch geplaatste dakramen om verlichtingsbehoeften te verminderen
• Oriëntatie om optimaal te profiteren van blootstelling aan de zon voor zonnepanelen
• Hoogwaardige zolderafdichting om de koelbehoefte in de zomer te verminderen

Zelfs met het meest efficiënte ontwerp en de meest efficiënte apparaten, een ZEH gebruikt nog steeds stroom, en het is nog steeds aangesloten op het elektriciteitsnet. Dus hoe kan het "nul-energie" zijn? Dat heeft te maken met het geïnstalleerde fotovoltaïsche systeem. De zonnepanelen leveren soms net zoveel energie als de woning verbruikt. En wanneer ze dat niet doen, ze hebben een terugverdienplan.

Home Energieproductie

Dit Habitat for Humanity nul-energiehuis in Wheatridge, kleur, beschikt over zonnepanelen. Foto met dank aan NREL

Een nul-energiewoning vereist aanzienlijk minder energie dan een standaardwoning - tot 60 procent minder. Maar nog steeds, 60 procent minder energie nodig is nog steeds energie nodig. Om de woning energieneutraal te maken, dan, het moet zijn eigen stroom produceren -- en het moet schone stroom zijn, of wat is het punt?

De zonnepanelen zorgen voor de energieproductie in een ZEH. (Het kan ook windenergie gebruiken, maar residentiële windturbines zijn lang niet zo gewoon als residentiële zonnesystemen.) De truc die een ZEH anders maakt dan een gewoon oud huis op zonne-energie, is de combinatie van verminderde elektriciteitsbehoefte en verhoogde elektriciteitsproductie. Dus, overwegende dat een huis op zonne-energie dat 7 of 10 kWh per vierkante voet per maand verbruikt en 2 kWh zonne-energie per vierkante voet produceert, nog steeds voor een aanzienlijk deel van zijn elektriciteit naar het net moet gaan, de cijfers voor een ZEH zijn bijna perfect uitgelijnd. Een ZEH die 4 kWh per vierkante voet nodig heeft, heeft PV-panelen die kunnen genereren, gemiddeld, 4 kWh per vierkante meter.

Het is "gemiddeld" omdat zonnepanelen afhankelijk zijn van weersomstandigheden om op hun maximale efficiëntie te werken. Op deze manier, en in termen van het werkelijke energieverbruik (in tegenstelling tot het gemiddelde energieverbruik), een nul-energiewoning is in feite een nul-energiewoning.

Het idee is dat het allemaal in evenwicht is.

Er zijn tijden, zoals in de winter (wanneer de dagen korter zijn) of op regenachtige dagen, wanneer de zonnepanelen niet alle energie gaan produceren die de ZEH nodig heeft. En er zijn ook momenten waarop het huis meer energie nodig heeft, zoals op bijzonder warme of vooral koude dagen, of wanneer de kinderen in de modder spelen en de wasbehoefte drastisch toeneemt. Op deze tijden, de ZEH haalt de extra energie die hij nodig heeft uit het elektriciteitsnet.

En dan zijn er tijden, als de dagen lang zijn en de zon meewerkt, en het weer is zacht, dus de warmte of lucht is niet zo veel nodig, wanneer de woning minder energie nodig heeft dan de zonnepanelen opwekken. De zonnepanelen sturen hun overtollige energie vervolgens naar het elektriciteitsnet, schone energie leveren waar het nodig is.

Aan het einde van het jaar, het energieverbruik en de energieopwekking moeten elkaar opheffen. Dus het "net-nul-energiehuis".

Dus, wat betekent al deze energiezuinigheid voor de huiseigenaar? Zal een ZEH minder kosten dan een traditioneel huis? Op korte termijn, op lange termijn, of ooit? Of is het allemaal een kwestie van de planeet huis voor huis redden?

Waarom er een kopen?

Economie van nul-energiewoningen

De dubbele noppenstructuur van een Habitat for Humanity ZEH in Colorado zorgt voor energie-efficiëntie. Foto met dank aan NREL

Het verminderen van de CO2-uitstoot is een groot probleem. De ijsberen kunnen dat beamen. Dat geldt ook voor door droogte geteisterde dorpen in landelijke gebieden over de hele wereld. Maar er zijn andere zorgen, te. Eerst, daar is de geldfactor.

Nul-energiewoningen lopen het hele gamma in prijs. Een ZEH gebouwd in Frisco, Texas, in 2004 werd genoteerd op $ 1 miljoen; een ZEH gebouwd in Edmond, oke., in 2005 had een geschatte verkoopprijs van $ 200, 000 [bron:Oliver].

Ongeacht de prijsklasse, het bouwen van een energieneutrale woning kost meer dan het bouwen van een traditionele woning van dezelfde grootte en eigenschappen. Schattingen schatten de toename ergens tussen de 20 en 60 procent [bronnen:ToolBase, Olivier]. Het is een vrij grote stijging, maar dat kan aanzienlijk dalen als u rekening houdt met beschikbare federale en staatskortingen op energie-efficiëntie.

En dan is er nog die hele energierekening van $ 0. Een gewone eengezinswoning in de Verenigde Staten betaalt ongeveer $ 2, 200 per jaar op stroom [bron:EnergyStar]. Dat terugbrengen tot niets kan $ 22 besparen, 000 over 10 jaar. Als je rekening houdt met die overheidsstimulansen, energiebesparingen kunnen een stijging van de aankoopprijs mogelijk compenseren.

Er zit een rimpel in de schatting van de energiebesparing, Hoewel. Een ZEH is alleen ZE als de mensen die erin wonen goede energiegewoonten hebben. Als de huiseigenaren de lichten altijd aan laten, laat de airco in de zomer draaien op 16 graden Celsius en neem dagelijks een douche van 30 minuten, het werkelijke energieverbruik van de woning zal waarschijnlijk de opwekkingscapaciteit overschrijden. In dat geval, de energierekening zal hoger zijn dan nul.

Uiteindelijk, de werkelijke energie-efficiëntie van een nul-energiewoning hangt sterk af van de mensen die het onderhouden. PV-systemen vereisen regelmatige controles om op hun maximale efficiëntie te werken. Zelfs de meest efficiënte airconditioninginstallatie zal overuren moeten maken als mensen midden in de zomer de deur open laten staan. Maar als het huis wordt gebruikt zoals voorgeschreven, het zou potentieel substantiële voordelen kunnen opleveren - zowel voor huiseigenaren als voor ijsberen.

Voor meer informatie over energieneutrale woningen en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

• Hoe CFL-lampen werken
• Hoe bodemlampen werken
• Hoe bevroren brandstof werkt
• Hoe vergassing werkt

bronnen

• Op weg naar nul-energiewoningen. U.S. Department of Energy -- NREL.http://www.nrel.gov/docs/fy04osti/35317.pdf
• Olivier, Felicia. "Een nul-energiewoning." WoningZone. 1 mei, 2006.http://www.housingzone.com/article/CA6332828.html
• Selna, Robert. "De prefab woningen van Startup streven naar nul energierekeningen." SF-poort. 23 juni 2009.http://www.sfgate.com/cgi-bin/article.cgi?f=/c/a/2009/06/23/MNRR187SSG.DTL
• Zeven stappen naar een ZEH. ToolBase.http://www.toolbase.org/ToolbaseResources/level4CaseStudies.aspx?ContentDetailID=2472&BucketID=2&CategoryID=58
• ZEH Demonstratie - Tucson's Zero Energy Home. ToolBase.http://www.toolbase.org/ToolbaseResources/level4CaseStudies.aspx?ContentDetailID=2473&BucketID=2&CategoryID=58
• ZEH Overzicht - Department of Energy Definition. ToolBase.http://www.toolbase.org/ToolbaseResources/level4CaseStudies.aspx?ContentDetailID=2470&BucketID=2&CategoryID=58
• Nul-energie woningbouwfuncties. Zero Energy Home Dallas.http://www.zeroenergyhomedallas.com/features.html
• Nul energie huisontwerp. Energiebesparingen.http://www.energysavers.gov/your_home/designing_remodeling/index.cfm/mytopic=10360
• Zero Energy Home:veelgestelde vragen. ToolBase.http://www.toolbase.org/PDF/CaseStudies/ZEH-FAQs-OH.pdf