Bài học từ Menlo Park: Xây dựng toà nhà “0” năng lượng

Toà nhà trung hoà năng lượng

Tối ưu năng lượng trong lĩnh vực xây dựng đặt nền tảng quan trọng để các thành phố xây dựng cơ sở hạ tầng vì khí hậu đáng kể, đồng thời giảm lượng khí thải các-bon ra môi trường. Bang California (Mỹ) là tiểu bang đạt hiệu quả cao nhất với các chính sách ZNE trong xây dựng. 

Năm 2008, chính quyền bang California đặt ra các mục tiêu táo bạo là tất cả các ngôi nhà mới xây dựng từ thời điểm đó đều phải đạt trung hoà năng lượng (ZNE) vào năm 2020. Bộ Năng lượng cũng ban hành hướng dẫn chứng nhận Ngôi nhà ZNE từ năm 2008. Tiêu chí này sẽ áp dụng với các toà nhà thương mại vào năm 2030. Nói chung, các mục tiêu chính của chính sách ZNE yêu cầu các toà nhà phải tìm kiếm và áp dụng các giải pháp tiết kiệm tối đa năng lượng trong quá trình sử dụng đồng thời sản xuất năng lượng từ các nguồn tái tạo như mặt trời, gió, thuỷ điện, …

Trước yêu cầu của bang, các chương trình hỗ trợ từ thành phố, từ các tổ chức tài chính, tổ chức phi chính phủ, doanh nghiệp, liên tục được đưa ra nhằm hỗ trợ các nhà đầu tư. Trong đó có thể kể tới hệ thống các trường đại học California (hệ thống lớn nhất ở California) đã cam kết trung hoà các-bon vào năm 2025, trên cơ sở xây dựng các toàn nhà ZNE. 

Các chương trình tổng thể như “Kiến trúc 2030” ,“Bioregional” và “Fort Collins Zero Energy” khuyến khích thực hiện rộng rãi các tiêu chuẩn xanh và xây dựng các toà nhà ZNE, tiến tới nền kinh tế trung hòa carbon. Theo đó, các toà nhà thuộc nhiều loại và quy mô khác nhau đều được định hướng đạt trung hoà năng lượng với chi phí gia tăng hợp lý, từ 0-15% so với chi phí xây dựng thông thường. Các toà nhà ZNE cũng tiết kiệm chi phí đáng kể cho người dân và doanh nghiệp khi đưa vào sử dụng, đồng thời thúc đẩy sự đổi mới và phát triển công nghệ theo hướng thân thiện với môi trường. 

Theo một nghiên cứu về năng lượng vào năm 2014, mô hình ZNE có hiệu quả cao với các bất động sản lớn hơn, phức tạp hơn trong thiết kế, xây dựng, và vận hành. Từ đó có thể thấy tiềm năng của mô hình này với lĩnh vực xây dựng trong tương lai. Số liệu cho thấy, hơn một phần tư trong số nhiều tòa nhà ZNE và các tòa nhà năng lượng cực thấp trên toàn nước Mỹ có diện tích lớn hơn 4.500 mét vuông; trong số đó, một nửa là trên 9.000 mét vuông.

Trong số hơn 50 toà nhà ZNE ở bang California có 15 tòa nhà văn phòng, 3 kho hàng lớn, 1 toà nhà phục vụ thí nghiệm và nghiên cứu khoa học, cũng như nhiều mục đích sử dụng khác nhau. Bên cạnh đó có thể kể tới 5 dự án thành công của mô hình ZNE tại California, đó là trụ sở chính của Tổ chức Packard, thư viện Stevens, Atherton, toà nhà văn phòng IdeAs, Trung tâm tài nguyên nước Watsonville (văn phòng, phòng thí nghiệm) và tòa nhà Khoa học & Kỹ thuật UC Merced. Điểm chung là diện tích của những toà nhà này đều đạt trên 5.000 mét vuông. Trong đó, nhiên liệu hoá thạch được giảm tối thiểu mức sử dụng, được thay thế bằng những nguồn cung cấp năng lượng tái tạo khác.

Mấu chốt của các toà nhà ZNE nằm ở 5 điểm chính sau. Đó là phát triển phương pháp tích hợp hệ thống thông minh nhằm giảm thiểu lãng phí năng lượng, tăng sự thoải mái. Bên cạnh đó, áp dụng các công nghệ tiết kiệm năng lượng cao trong hệ thống HVAC (bao gồm hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí), thiết bị chiếu sáng và điều khiển. Đồng thời, chủ toà nhà tối ưu hoá hoạt động của tòa nhà và cách mọi người sử dụng nó từ những việc nhỏ nhất như quản lý các thiết bị đang được cắm điện có thực sự cần thiết hay không. Không kém quan trọng là việc lắp đặt các máy phát điện tái tạo để đáp ứng nhu cầu năng lượng còn lại của toà nhà hoặc sự dụng nguồn điện lưới không có các-bon. 

Menlo Park phát triển kế hoạch ZNE

Menlo Park là một thành phố ở quận San Mateo, California, Mỹ, ở khu vực vùng vịnh San Francisco. Đây cũng là thành phố đầu tiên ở Mỹ tuyên bố sẽ đạt trung hoà các-bon vào năm 2030. 

Khi xem xét kế hoạch phát triển ZNE trên tổng diện tích 18,5 héc-ta, chính quyền thành phố đã nhấn mạnh yêu cầu quan trọng nhất đối với các toà nhà mới trong thành phố là phát triển hệ thống hướng tới không năng lượng, trong tương lai để trung hoà lượng các bon. Việc cho phép đầu tư vào các công trình xây dựng khiến nhu cầu sử dụng nhiên liệu hoá thạch tăng cao, không chỉ trong quá trình xây dựng mà còn trong quá trình sử dụng (chẳng hạn như sưởi ấm bằng khí đốt tự nhiên). Rõ ràng nếu tiếp tục như vậy, những mục tiêu khí hậu đặt ra sẽ trở nên vô nghĩa. 

Do vậy, thành phố siết chặt việc xây dựng các tòa nhà mới phải loại bỏ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch một cách tiết kiệm nhất có thể. Đối với các toà nhà sẵn có, các lãnh đạo của Menlo Park đề ra giải pháp xây dựng lưới điện tái tạo và lưới điện sạch nhằm giảm thiểu nhu cầu sử dụng khí đốt tự nhiên trong thành phố. Đến nay, chính quyền thành phố, các chủ đầu tư và các chủ toà nhà đều ủng hộ các tiêu chuẩn xây dựng toà nhà ZNE các-bon thấp, bởi những toà nhà như vậy đem lại nhiều lợi ích hơn cả. Đối với người ở, đó là một không gian sống thoải mái, thân thiện với môi trường. Đối với chủ sở hữu, đó là sự gia tăng về giá trị. Đối với thành phố, đó là một tương lai phát triển bền vững và một nền kinh tế vì khí hậu. 

Điều đáng nói nhất ở Menlo Park là những nhà lãnh đạo đã nhìn thấy nhu cầu ZNE từ rất sớm. Thành phố này cũng có những hành động sớm nhất về trung hoà năng lượng, trung hoà các-bon. Nhờ vậy, cộng đồng của Menlo Park hưởng lợi từ việc tiết kiệm được rất nhiều chi phí năng lượng, thu hút các dự án thử nghiệm, cũng như thu hút được nguồn đầu tư lâu dài. 

Ở Việt Nam, từ khoảng 2 thập kỷ gần đây, việc sử dụng năng lượng lãng phí trong công trình xây dựng vẫn luôn là những đề tài nóng, thường được đề cập đến trong các hội thảo về phát triển bền vững cấp quốc gia. Quả thực, vấn đề này chưa thực sự được quan tâm đúng mức từ các cấp quản lý nhà nước và các chủ đầu tư, nhà thầu xây dựng. Tuy nhiên, do phải đảm bảo các cam kết quốc tế, đặc biệt là cam kết tại các hội nghị chống biến đổi khí hậu COP, vấn đề tiết kiệm năng lượng trong xây dựng, thậm chí là “0” năng lượng, chắc chắn sẽ được đặt ra trong tương lai gần. 

Từ những năm 2005, Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Xây dựng đã cố gắng đưa vấn đề tiết kiệm năng lượng công trình vào thiết kế, bằng chứng là sự ra đời của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 09:2005/BXD. Sau nhiều khó khăn trong việc áp dụng quy chuẩn nêu trên, tới năm 2013 tiếp tục có QCVN 09:2013/BXD và đến năm 2017, lại được thay thế bằng QCVN 09:2017/BXD.

Tuy vậy việc áp dụng đại trà vẫn còn gặp nhiều khó khăn, khó kiểm soát. Đây là một thách thức lớn cũng là một cơ hội lớn cho Việt Nam, đặc biệt trong giai đoạn phát triển kinh tế đã “hy sinh” quá nhiều tài nguyên thiên nhiên, môi trường.