พลังงาน เมื่อพูดถึงการใช้พลังงาน บ้านทุกหลังไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาอย่างเท่าเทียมกัน อย่างแรกมีบ้านไฟฟ้าแบบดั้งเดิม ครัวเรือนที่ใช้พลังงานไฟฟ้าทั้งหมดทั่วไปในสหรัฐอเมริกาจะใช้พลังงานประมาณ 10 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางฟุตต่อเดือน หรือประมาณ 120 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางฟุตในหนึ่งปี บ้านที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า เช่น บ้านที่มีเครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาดเล็ก และเครื่องใช้ไฟฟ้าประสิทธิภาพสูงอาจจะลดการใช้พลังงานลงเหลือประมาณ 84 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางฟุตในหนึ่งปี
แล้วก็มีบ้านประหยัดพลังงานหรืออาคารพลังงานเป็นศูนย์ ในตอนท้ายของปีเดียวกันนั้นอาคารพลังงานเป็นศูนย์ ก็ไม่ใช้พลังงานเลย อันที่จริงมันซับซ้อนกว่านั้นนิดหน่อย แต่มันได้ผลกับการใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์ บ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์นั้นมีประสิทธิภาพมากพอๆ กับบ้านที่จะได้รับโดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าเลย มีความสะดวกสบายเหมือนบ้านทั่วไป ทำความร้อน ทำความเย็น ความบันเทิง การซักล้างและตากแห้ง มันทำทุกอย่างได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
และเมื่อเสร็จแล้ว ก็จะผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ได้เพียงพอกับความต้องการพลังงานต่ำเอง ดูเหมือนจะค่อนข้างล้ำยุค แต่บ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์ไม่ได้เป็นเพียงแนวคิดอีกต่อไป ในสหรัฐอเมริกา กำลังเริ่มวางขายในรัฐที่มีแสงแดดจ้าที่สุด เช่น แอริโซนา เท็กซัส และแคลิฟอร์เนีย ซึ่งมีเชื้อเพลิงพลังงานแสงอาทิตย์มากที่สุด มีแม้กระทั่งบริษัทรับสร้างบ้านบางแห่งที่มุ่งเน้นเฉพาะตลาดอาคารพลังงานอาจจะเป็นศูนย์ หรือตลาดใกล้เคียงอาคารพลังงานเป็นศูนย์
การสร้างบ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์ไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของการวางระบบพลังงานแสงอาทิตย์และตู้เย็นที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในตลาดอาคารพลังงานเป็นศูนย์ สร้างขึ้นใหม่ทั้งหมดโดยคำนึงถึงประสิทธิภาพการใช้พลังงานเป็นหลัก โดยเริ่มจากองค์ประกอบการออกแบบและการก่อสร้างขั้นพื้นฐาน โดยเน้นไปที่ 2 ส่วนหลัก ได้แก่ การลดความต้องการพลังงานสำหรับระบบที่ใช้พลังงานส่วนใหญ่ของบ้านรวมถึงเพิ่มความสามารถการผลิตพลังงานในตัวบ้าน
อาคารพลังงานเป็นศูนย์ ได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับผลิตไฟฟ้า ระบบความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟสำหรับทำความร้อน และลดความต้องการ พลังงาน สำหรับการทำความร้อนในอวกาศ การทำความเย็นในอวกาศ และการระบายอากาศ เครื่องทำน้ำร้อน แสงสว่างและเครื่องใช้ไฟฟ้า มีเคล็ดลับมากมายที่ผู้สร้างและสถาปนิกใช้เพื่อบรรลุเป้าหมายเหล่านี้ตัวอย่างเช่น ผนัง หลังคาและฐานราก
และปฏิสัมพันธ์ระหว่างทั้งสาม สามารถออกแบบให้จัดการการไหลของน้ำ ไอน้ำ และความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด สารเคลือบหลังคาอาจมีค่าการสะท้อนแสงอาทิตย์สูง ชายคาและกันสาดสามารถวางและปรับขนาดได้อย่างมีกลยุทธ์เพื่อป้องกันแสงแดดในฤดูร้อนและแสงแดดในฤดูหนาว องค์ประกอบการออกแบบอื่นๆ อาจรวมถึงหน้าต่างและฉนวนหนาพิเศษ ระบบตรวจสอบอุณหภูมิและการระบายอากาศในตัวการที่ใช้สกายไลท์วางอย่างมีกลยุทธ์เพื่อลดความต้องการแสง
แนวทางการใช้ประโยชน์จากแสงแดดอย่างเต็มที่สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ การปิดผนึกห้องใต้หลังคาที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อลดความต้องการในการระบายความร้อนในฤดูร้อน แม้จะมีการออกแบบและอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดอาคารพลังงานเป็นศูนย์ ก็ยังใช้พลังงานและยังคงเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า แล้วมันจะเป็นศูนย์พลังงานได้อย่างไรที่เกี่ยวข้องกับระบบโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งอาจจะมีอาคารพลังงานเป็นศูนย์ นอกจากยังสามารถใช้พลังงานลมได้
กังหันลมที่ไม่เหมือนกับระบบพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับที่อยู่อาศัย เคล็ดลับที่ทำให้อาคารพลังงานเป็นศูนย์ แตกต่างจากบ้านพลังงานแสงอาทิตย์แบบเก่าทั่วไปคือการรวมกันของความต้องการไฟฟ้าที่ลดลงและการผลิตไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นในขณะที่บ้านพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ 7 หรือ 10 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางฟุตต่อเดือนและผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ 2 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางฟุตยังคงต้องหันไปใช้กริดเพื่อผลิตไฟฟ้าส่วนสำคัญ ตัวเลขสำหรับอาคารพลังงานเป็นศูนย์
เกือบจะสอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์อาคารพลังงานเป็นศูนย์ ที่ต้องการ 4 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางฟุตมีแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่สามารถผลิตได้โดยเฉลี่ย 4 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางฟุต โดยเฉลี่ยเนื่องจากแผงโซลาร์เซลล์อาศัยสภาพอากาศเพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ด้วยวิธีนี้ และในแง่ของการใช้พลังงานจริงซึ่งตรงข้ามกับการใช้พลังงานโดยเฉลี่ย บ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์นั้นแท้จริงแล้วคือบ้านที่ใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์
แนวคิดก็คือว่าทุกอย่างสมดุลกัน มีบางครั้ง เช่น ในฤดูหนาว วันที่กลางวันสั้นลง หรือในวันที่ฝนตก เมื่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไม่สามารถผลิตพลังงานทั้งหมดที่อาคารพลังงานเป็นศูนย์ ต้องการได้ และยังมีบางครั้งที่บ้านต้องใช้พลังงานมากขึ้น เช่น ในวันที่อากาศร้อนจัดหรือเย็นจัดเป็นพิเศษ หรือเมื่อเด็กๆ เล่นในโคลน และความต้องการในการซักผ้าก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก ในช่วงเวลาเหล่านี้อาคารพลังงานเป็นศูนย์ จะดึงพลังงานพิเศษที่ต้องการจากกริดไฟฟ้า แล้วมีบางครั้งที่กลางวันยาวนานและดวงอาทิตย์ให้ความร่วมมือ
และอากาศอบอุ่นจึงไม่ต้องการความร้อนหรืออากาศมากนัก เมื่อบ้านต้องการพลังงานน้อยกว่าที่แผงโซลาร์เซลล์ผลิตได้ จากนั้นแผงโซลาร์เซลล์จะส่งพลังงานส่วนเกินไปยังโครงข่ายไฟฟ้า เพื่อจ่ายพลังงานสะอาดในที่ที่จำเป็น ปลายปีมีการใช้พลังงานและการผลิตพลังงานควรยกเลิกกันดังนั้นบ้านที่ไม่มีพลังงานสุทธิเป็นศูนย์ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานทั้งหมดนี้มีความหมายต่อเจ้าของบ้านอย่างไรอาคารพลังงานเป็นศูนย์ จะมีราคาน้อยกว่าบ้านแบบดั้งเดิมหรือไม่ในระยะสั้น ระยะยาว หรือตลอดไป
หรือเป็นเรื่องของการช่วยโลกทีละหลัง เศรษฐศาสตร์ของบ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์ การลดการปล่อยคาร์บอนเป็นเรื่องใหญ่ หมีขั้วโลกสามารถยืนยันได้ เช่นเดียวกับหมู่บ้านที่แห้งแล้งในพื้นที่ชนบททั่วโลก แต่ยังมีข้อกังวลอื่นๆอีกด้วยอย่างแรกคือปัจจัยเรื่องเงิน บ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์ใช้ช่วงราคาอาคารพลังงานเป็นศูนย์ ที่สร้างขึ้นในฟริสโก เทกซัส ในปี 2547 มีมูลค่า 1 ล้านเหรียญสหรัฐอาคารพลังงานเป็นศูนย์ที่สร้างขึ้นในเอดมันด์ โอคลาโฮมา
ในปี 2548 มีราคาขายปลีกประมาณ 200,000 ดอลลาร์ โดยไม่คำนึงถึงช่วงราคา การสร้างบ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์จะมีค่าใช้จ่ายมากกว่าการสร้างบ้านแบบดั้งเดิมที่มีขนาดและสมบัติเท่ากัน ค่าประมาณการเพิ่มขึ้นที่ใดก็ได้จาก 20 เปอร์เซ็นต์อาจจะเป็น 60 เปอร์เซ็นต์ เป็นการเพิ่มขึ้นที่ค่อนข้างมาก แต่สามารถลดลงได้มากเมื่อคำนึงถึงส่วนลดด้านประสิทธิภาพพลังงานของรัฐบาลกลางและรัฐที่มีอยู่ แล้วก็มีค่าพลังงานทั้งหมด
บ้านเดี่ยวทั่วไปในสหรัฐอเมริกาจ่ายค่าไฟประมาณ 2,200 ดอลลาร์ต่อปีการลดให้เหลือเพียง 22,000 ดอลลาร์ในช่วง 10 ปี หากคำนึงถึงสิ่งจูงใจจากรัฐบาลเหล่านั้น การประหยัดพลังงานอาจชดเชยราคาซื้อที่เพิ่มขึ้นได้ แม้ว่าจะมีริ้วรอยในการประมาณการการประหยัดพลังงานอาคารพลังงานเป็นศูนย์ จะเป็นก็ต่อเมื่อผู้คนที่อาศัยอยู่ในนั้นปฏิบัตินิสัยด้านพลังงานที่ดีหากเจ้าของบ้านเปิดไฟทิ้งไว้ตลอดเวลา เปิดเครื่องปรับอากาศที่อุณหภูมิ 16 องศาเซลเซียส ในฤดูร้อน และอาบน้ำวันละ 30 นาที
การใช้พลังงานที่แท้จริงของบ้านน่าจะเกินกำลังการผลิตในกรณีนั้น ค่าพลังงานจะมากกว่าศูนย์ ท้ายที่สุดแล้ว ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่แท้จริงของบ้านที่ใช้พลังงานเป็นศูนย์นั้นขึ้นอยู่กับคนที่ดูแลมันเป็นอย่างมากระบบ PV จำเป็นต้องมีการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด แม้แต่การติดตั้งเครื่องปรับอากาศที่มีประสิทธิภาพสูงสุดก็ยังต้องทำงานล่วงเวลาหากมีคนเปิดประตูทิ้งไว้กลางฤดูร้อน แต่ถ้าบ้านถูกใช้งานตามที่กำหนด สร้างประโยชน์มากมายให้กับเจ้าของบ้านและหมีขั้วโลก
นานาสาระ: สถาปัตยกรรม วิถีชีวิตในอนาคตของสถาปัตยกรรมจะเปลี่ยนไปอย่างไร
