Hãy cùng khám phá thiết kế tiên tiến của một trong những tòa nhà tự tạo ra năng lượng lớn nhất trên thế giới

Tòa nhà này mang tên là Unisphere.

Việc xây dựng một tòa nhà tự cấp năng lượng hoàn toàn, tức là một tòa nhà có khả năng sản xuất nhiều năng lượng hơn là nhu cầu tiêu thụ, giữa một thành phố sôi động không phải là điều dễ dàng. Một trong những lý do chính là các tòa nhà cao tầng xung quanh có thể làm cản trở ánh sáng mặt trời tiếp cận các tấm pin năng lượng trên mái. Ngoài ra, các tòa nhà văn phòng trong khu đô thị thường có diện tích hạn chế, dẫn đến việc không thể lắp đặt các turbine gió tại đó.

Tuy nhiên, Martine Rothblatt, CEO của công ty công nghệ sinh học United Therapeutics, không gặp phải lo lắng khi bắt đầu xây dựng trụ sở mới cho công ty. Khi các nhà thiết kế cảnh báo rằng việc xây dựng một tòa nhà hoàn toàn tự cấp năng lượng tại trung tâm thành phố Silver Spring, Maryland, là một nhiệm vụ rất khó khăn, bà nói rằng: 'Chúng tôi không quan tâm. Chúng tôi tìm ra cách'.

Và họ đã thành công.

Tòa nhà có diện tích 12.500 mét vuông với tên gọi Unisphere, được khánh thành vào năm 2018, được công ty miêu tả là tòa nhà thương mại tự cấp năng lượng lớn nhất thế giới. Thay vì sử dụng các giải pháp thông thường như tấm pin mặt trời hoặc đèn LED, tòa nhà này sử dụng một loạt các công nghệ tiên tiến, biến nó thành một công trình kiến trúc hoàn toàn bền vững.

Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch để sản xuất nhiệt và điện cho các tòa nhà tạo ra khoảng 29% lượng khí nhà kính tổng cộng ở Mỹ. Do đó, các nhà chính sách hiện đang tìm cách để 'làm sạch' các kiến trúc nhà ở và văn phòng. Ví dụ, vào năm 2017, California đã thông qua đạo luật xây dựng tự cung cấp năng lượng đầu tiên trên toàn quốc Mỹ, yêu cầu tất cả các công trình dân dụng mới phải tự cung cấp năng lượng vào năm 2030. Các thị trưởng của các thành phố như Portland, San Francisco và New York cũng đã áp dụng các chính sách tương tự. Tòa nhà Unisphere là một minh chứng cho việc các tòa nhà văn phòng lớn cũng có thể đạt được những mục tiêu tham vọng như vậy.

Hệ thống của tòa nhà này bao gồm hàng ngàn thiết bị gửi thông tin đến một máy tính 'trung tâm thần kinh' siêu mạnh để theo dõi mức tiêu thụ năng lượng và điều chỉnh quá trình sưởi ấm, làm mát và các hoạt động khác. Cửa kính của tòa nhà sẽ tự động tối lại khi nhiệt độ bên ngoài quá cao, và mở ra để cho không khí trong lành vào trong. Không khí lưu thông qua một hệ thống mê cung bằng bê tông dài 1/4 dặm (hơn 400 mét) dưới tòa nhà, cung cấp hệ thống sưởi ấm và làm mát tự nhiên - hệ thống này có xu hướng làm mát hơn không khí bên ngoài vào mùa hè và làm ấm hơn vào mùa đông. Một hồ nước ở trung tâm của sảnh lớn của tòa nhà giúp hấp thụ lượng nhiệt dư thừa - và tất nhiên, mọi người có thể thoải mái bơi nếu muốn.

Vai trò trung tâm trong việc cung cấp năng lượng cho tòa nhà là 52 giếng sử dụng công nghệ GeoExchange đào sâu 152 mét xuống lòng đất, hoạt động như những máy bơm nhiệt. Các đường ống chứa nước dưới lòng đất sẽ lấy nhiệt từ dưới lên để sưởi ấm tòa nhà vào mùa đông, sau đó đưa nhiệt trở lại lòng đất vào mùa hè để làm mát.

'Bên cạnh đó, hầu hết không gian bên trong được chiếu sáng rất tốt bởi ánh sáng tự nhiên vào ban ngày' - Jared Loos, một kiến trúc sư của EwingCole, công ty thiết kế tòa nhà, cho biết. 'Trong nhiều trường hợp, các bóng đèn trong một khu vực sẽ giảm độ sáng hoặc tắt hoàn toàn để sử dụng ánh sáng tự nhiên một cách tối đa vào ban ngày, đặc biệt là các văn phòng ở chu vi của tòa nhà, tạo ra môi trường văn phòng với 100% không khí tươi bên ngoài và 100% ánh sáng tự nhiên'.

Trong ban ngày, năng lượng dư thừa từ nhiều hệ thống của tòa nhà, bao gồm gần 3.000 tấm năng lượng mặt trời, sẽ được đưa vào lưới điện, và vào ban đêm, lưới điện sẽ đưa một lượng điện tối thiểu trở lại tòa nhà. Do đó, tòa nhà Unisphere đã tạo ra nhiều năng lượng hơn là nhu cầu tiêu thụ.

'Rothblatt nói rằng chúng tôi sẽ chỉ xây dựng một tòa nhà có thể tự duy trì bằng các nguồn năng lượng tái tạo trên khuôn viên - điều quan trọng nhất' - Loos nói. 'Đó là một cách tiếp cận hoàn toàn khác với hầu hết các nhà lãnh đạo công ty khi tiếp cận dự án mới. Điều đầu tiên họ thường yêu cầu là điền đầy không gian, hoặc thêm các tính năng và yêu cầu mới, và sau đó điều chỉnh giữa lịch trình, yêu cầu và chi phí để tạo ra sự cân bằng hợp lý'.

Dĩ nhiên, quá trình xây dựng gặp phải nhiều rào cản. Ban đầu, thành phố từ chối cấp phép xây dựng các giếng GeoExchange với lý do luật pháp bang không cho phép đặt giếng dưới các tòa nhà. Nhưng quy định đó được thiết lập để kiểm soát các giếng nước uống, và đó là lý do tại sao kiểm tra y tế định kỳ được yêu cầu. Khi các quản lý bang nhận ra rằng nước trong giếng không phải dùng để uống, họ đã thay đổi luật, và thành phố đã thông qua dự án.

Ngoài khả năng tự cung cấp năng lượng, công ty còn trình diễn các hoạt động trong không gian của tòa nhà thông qua hoạt động trình chiếu với nội dung miêu tả cách tòa nhà sử dụng năng lượng. Trung tâm của màn trình diễn này là bánh xe năng lượng, một tác phẩm được đặt ở trung tâm sảnh lớn, tạo thành từ một chuỗi đèn chiếu phản kích thước đường kính 7,3 mét mỗi đèn xếp thành một vòng tròn. Nó sử dụng dữ liệu thời gian thực để minh họa quá trình sử dụng năng lượng. Khi ánh sáng phát ra, tòa nhà đang tạo ra năng lượng. Khi ánh sáng hấp thụ, tòa nhà đang sử dụng năng lượng.

'Nó biến thông tin phức tạp thành những điều con người có thể nhìn thấy, cảm nhận và hiểu được' - David Schwarz, một đối tác sáng tạo tại HUSH, công ty tạo ra bánh xe năng lượng, nói. 'Các nhân viên công ty đi qua đồng hồ năng lượng này mỗi ngày và biết rằng họ có mối liên hệ với tòa nhà và năng lượng của nó'.

Nghị sỹ Quốc hội Jamie Raskin, một Đảng viên Dân chủ đến từ bang Maryland, cho biết ông rất hào hứng khi cộng đồng do ông đại diện 'có một công trình năng lượng xanh tiên tiến như vậy'.

Shanti Pless, một kỹ sư nghiên cứu cấp cao tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia, đồng ý với ông Raskin. 'Unisphere là một minh chứng cho việc những gì có thể được thực hiện tại khu vực DC để đạt được mục tiêu tự cung cấp năng lượng trong môi trường đô thị'.

Lãnh đạo của công ty không tiết lộ chi phí họ đã bỏ ra để xây dựng tòa nhà tự cung cấp năng lượng này. Nhưng Kaufman cho biết chi phí của công ty không nhiều hơn đáng kể so với các công trình trước đó của họ.

'Công nghệ đã có sẵn. Chúng tôi không phát minh ra điều gì mới cả. Chỉ cần tư duy để biến nó thành hiện thực thôi' - ông nói.

Tham khảo: Tạp chí FastCompany