Conventionele gebouwen worden in de winter verwarmd met fossiele brandstof en in de zomer worden ze – ook met fossiele brandstof – gekoeld. Door het warmteoverschot van de zon in de zomer te gebruiken voor verwarming in de winter en omgekeerd de winterse kou te gebruiken om in de zomer te koelen, kan enorm veel energie worden bespaard. Om dat mogelijk te maken is er een gebouw nodig, dat in staat is energie voor een langere periode op te slaan. Deze gedachte was het uitgangspunt voor een nieuw installatieconcept op basis van alternatieve energiebronnen.

Geen kachel of koeling

Als de buitenlucht gedurende het hele jaar 20 graden zou zijn, waren er in gebouwen geen verwarmings- of koelinstallaties nodig. In werkelijkheid is het buiten niet altijd 20 graden. Dat kan echter worden nagebootst door de gebouwen in grote glazen koepels te zetten, vergelijkbaar met leefgemeenschappen op verre planeten in science fiction series. De lucht in de koepel functioneert dan als 'buitenlucht' voor de gebouwen. Het is een enorme buffer, die qua temperatuur volledig beheersbaar is.

Altijd 20 graden Celsius

De glazen koepel fungeert als een gigantische zonnecollector. Daardoor zal de buffer met lucht, net als in een glazen serre, gaan opwarmen. Als er geen zon is koelt de lucht weer af. Maar omdat die buffer zo enorm groot is, gaat dat opwarmen en afkoelen heel langzaam en zijn die temperatuurvariaties heel klein. Net als het water in een zwembad, dat maar heel langzaam opwarmt in de zon.

Die kleine temperatuurvariaties in de buffer met luccht hebben geen invloed op de temperatuur in de gebouwen in de koepel. Maar het idee achter het gebouw was, dat die buffer met lucht een constante temperatuur zou hebben van 20 graden. Daarom worden die hele kleine temperatuurverschillen tegengegaan. Dat gebeurt met geavanceerde installaties, die ervoor zorgen, dat die gebufferde lucht al naar gelang de behoefte gekoeld of verwarmd wordt tot exact 20 graden. De buffer heeft dus het hele jaar een constante temperatuur.

Energie hergebruiken

Het verwarmen en koelen van de gebufferde lucht in de verschillende seizoenen betekent dat er energie wordt uitgewisseld. Lucht, die door de zon opwarmt, krijgt energie. Als die warme lucht wordt afgekoeld, levert dat energie (warmte) op. Die energie wordt opgeslagen in een energietank. Omgekeerd kost het energie om koude lucht op te warmen. Deze energie (warmte) wordt weer uit de energietank gehaald. Op deze manier kan de energie, die in de zomer via de lucht door de zon wordt geleverd, in de winter worden gebruikt om de lucht te verwarmen. Omgekeerd wordt de winterse kou gebruikt om de zomerse warmte te koelen.

Het verwarmen en koelen van de lucht wordt gedaan met een nieuwe technologie, een warmtewisselaar, die lucht kan koelen en verwarmen vanuit dezelfde energietank.

Thermosfles

De energie die in de zomer wordt opgevangen wordt bewaard in een energietank. Die energietank bestaat uit het gebouw zelf (beton, ondergrondse opslag, etc.) Het functioneert als een enorme thermosfles met een capaciteit, die precies groot genoeg is om een heel seizoen te overbruggen. In de zomer wordt de thermosfles gevuld met energie die ontstaat uit koeling van de luchtbuffer, dus zonne-energie. In de winter wordt diezelfde energie gebruikt om de luchtbuffer te verwarmen. Aanvullende koeling of verwarming is in principe niet nodig, want het systeem heeft een rendement van 99%.

Het opslaan en weer afgeven van energie uit de energietank is vergelijkbaar met een zwemmer op een glijbaan. Als hij bovenaan staat (links op het plaatje) heeft hij door de zwaartekracht veel energie (zie dit als het begin van de winter). Zodra hij naar beneden is gegleden, heeft hij geen energie meer (aan het begin van de zomer), maar wel snelheid. Als hij weer doorglijdt naar boven (de volgende winter) neemt zijn energie door de zwaartekracht weer toe. Er gaat bijna geen energie verloren, alleen een heel klein beetje door de weerstand op de glijbaan (het verwarmen/koelen van de lucht).

Klimaatneutraal

Een gebouw waarin het binnenklimaat wordt geregeld op basis van thermo-energie, maakt geen gebruik van fossiele energiebronnen. Het binnenklimaat wordt volledig met behulp van zonne-energie in stand gehouden.