Ingineria şi arhitectura Monte Rosa Hut din Elveţia, proiectată de studenţi, ne arată cum un edificiu poate fi autosuficient în energie la aproape 2.900 metri altitudine

În ultimele luni, multe regiuni ale lumii trec prin şocurile creşterilor semnificative a preţurilor la energie. Pe lângă carburanţii de la pompă, gazul a devenit mai scump, în multe regiuni şi electricitatea, ba chiar şi încălzirea centralizată acolo unde există, iar toate astea fac ca şi costurile la întreţinerea locuinţelor să crească dureros de mult. Iar atunci când se întâmplă aceste crize energetice, oamenii îşi amintesc cel mai mult de soluţiile de alternativă, mai eficiente, de la pompe de căldură pentru încălzire până la panouri solare pentru electricitate şi maşini electrice pentru a economisi în mobilitate. Dar în Elveţia există o clădire exemplu, numită Monte Rosa Hut, ingineria şi arhitectura căreia o face să fie practic autosuficientă în energie, deşi e localizată la aproape 2.900 metri altitudine şi deşi poate adăposti până la 120 de oameni simulant. Paradoxul e că ea a fost proiectată de studenţii universităţii ETH, fiind un exerciţiu interdisciplinar, care a unit studenţi şi profesori de la multiple facultăţi, pentru un efort comun emblematic.

Foto: Clădirea Monte Rosa Hut din Elveţia

Monte Rosa Hut e un adăpost montan din regiunea Zermatt a Alpilor elveţieni, o regiune foarte populară acum pentru turişti, dar cu un relief foarte dificil, care face ca oraşul Zermatt să nu fie accesibil cu maşinile, ci doar cu trenul, iar cărările montane din jur sunt foarte solicitante şi populare pentru cei care vor să vadă cele mai renumite piscuri montane ale Elveţiei, inclusiv renumitul Matterhorn.

Foto: Monte Rosa, cu Matterhorn în fundal

Dar Monte Rosa Hut de astăzi nu e edificiul original, construit în acelaşi loc. Primul a fost construit în 1895, graţie unei donaţii private din partea unei familii locale, iar proiectul a fost dirijat de talentatul inginer elveţian Francois Betemps. Era o clădire de lemn, construită la începutul unor cărări montate renumite, rolul căreia era să reziste condiţiilor dificile de relief şi vreme şi să ofere un adăpost pentru călători. Clădirea iniţială avea 20 de paturi, iar în 1918 a fost lărgită cu încă o anexă şi a crescut la 45 de paturi.

Foto: Versiunea extinsă a primei clădiri

În 1940 o nouă clădire de piatră a fost construită, care trebuia să aibă roluri multiple şi rezistenţă mult mai mare, în contextul lucrurilor care derulau în Europa în acea perioadă. Clădirea era mai mare şi avea 86 paturi, putând adăposti până la 160 de oaspeţi. Iar acea clădire a rezistat până acum 15 ani.

Foto: A doua clădire Monte Rosa

În anii 2000, inginerii elveţieni şi-au spus că ar fi cazul să se construiască o nouă clădire Monte Rosa, care să reprezinte un adevărat exemplu al inovaţiei elveţiene. Clădirea veche aparţinea deja Clubului Alpin din Elveţia, iar aceştia au convenit cu universitatea ETH Zurich ca proiectul construcţiei unui nou edificiu să fie unul ce ar marca 150 de ani ai universităţii şi să reprezinte un efort comun al facultăţilor şi specializărilor de acolo.

Foto: Andrea Deplazes, arhitectul proiectului

Arhitectul principal al noii clădiri Monte Rosa a fost desemnat Andrea Deplazes, tot el şi profesor emerit la ETH Zurich. Scopul major a noului proiect a fost ca noul edificiu să devină autosuficient în energie şi resurse, cel puţin în raport de 90%, iar în perspectivă şi 100%. Iar eforturile de a concepe o asemenea clădire au fost comune, participând şi ingineri mecanici, şi chimişti şi toate facultăţile imaginabile.

Foto: Profesorul Andrea Deplazes, anul 2025, lângă macheta clădirii Monte Rosa

Proiectările au demarat în 2005, când ETH Zurich marca 150 de ani de istorie. Construcţia propriu-zisă a noului edificiu s-a desfăşurat în anii 2008-2009. Accesul la şantier, la 2.883 metri altitudine, nu se putea face cu maşinile şi camioanele, aşa că atât muncitorii, cât şi materialele necesare, au fost transportate cu elicopterul, făcându-se 3.000 de călătorii în tot acest proces.

Aşadar, noua clădire Monte Rosa Hut a fost concepută excepţional de inteligent. Are structura de bază din lemn, iar pereţii au 300 mm de vată minerală peste lemn, după care e amplasată carcasa din aluminiu a faţadei. Aluminiul a fost ales pentru a fi cât mai lipsit de mentenanţă şi a izola casa de vânturile puternice din zonă.

În jurul clădirii există o spirală de geamuri, care sunt calculate să urmeze soarele şi să creeze efectul de seră în interior în zonele comune, cum ar fi scările şi bucătăria, pentru a genera căldură în interior.

Pe faţada de sud a clădirii există un set de panouri fotovoltaice, combinate cu colectoare de căldură. Aceste colectoare asigură atât apa caldă în casă, cât şi încălzirea casei. În Alpi, la altitudine mare, soarele poate fi foarte intens, iar colectoarele directe de căldură prin care soarele încălzeşte apa din interiorul panourilor plate, poate aduce această apă şi la peste 55-60 grade sau chiar mai mult în unele zile, deci e mai mult decât suficient pentru apă caldă şi încălzire. Prin urmare, această casă nu a avut nevoie nici măcar de o pompă de căldură care să ruleze cu electricitate.

Iar panourile solare produc electricitate, pe care o stochează în baterii, pentru ca acestea să alimenteze toate necesităţile casei. Iniţial, în 2009, s-au pus baterii de plumb de 250 kWh net şi 288 kWh brut, iar panourile fotovoltaice iniţiale aveau 16 kWp în putere instalată. S-a instalat din start şi un sistem inteligent de automatizare al întregii case, care monitoriza toate componentele, iar ca măsură de siguranţă, a fost instalată o centrală CHP combinată ce poate opera cu biodiesel, care se poate include automat dacă nivelul bateriei e prea jos şi nu există producţie directă de electricitate. Centrala poate asigura şi încălzirea apei pentru calorifere şi boiler, dar şi producţia de electricitate pentru baterie.

E curios că Monte Rosa Hut a fost proiectată să fie autosuficientă şi în apă. Alături, în munţi, a fost săpată o cavernă de 200 metri cubi în munţi, la 40 metri mai sus decât Monte Rosa, pentru ca acolo să se acumuleze apa de la topirea zăpezilor. Acea apă e stocată şi apoi, datorită diferenţei de nivel, are presiunea necesară pentru a furniza apă în Monte Rosa Hut. Ea e filtrată de sistemul casei şi teoretică poată fi şi potabilă, dar e folosită şi pentru duşuri, bucătărie, lavoare, etc.

La fel de curios e că apa din canalizare e tratată local şi e reîntoarsă apoi în sistemul casei pentru toalete şi maşina de spălat, dar nu şi pentru bucătărie şi duş. Iar sistemul de tratare funcţionează cu pompe electrice.

Paradoxul e că ca această clădire e atât de bine izolată termic şi atât de bine gândită cu geamurile sale, încât s-a dovedită să aibă nevoie de foarte puţină energie adiţională pentru încălzire — doar circa 8 kWh/m2 anual. Astfel, clădirea îşi produce sau captează propria energie termică, propria energie electrică, propria apă şi poate fi complet autosuficientă.

Dar au existat şi scăpări inginereşti care au trebuit corectată. În primii ani s-a dovedit că adăpostul a devenit atât de popular, încât avusese parte de mult mai mulţi turişti care opriseră să înnopteze decât era preconizat, iar astfel consumul de facto de energie fusese mai mare. Se constatase un consum de electricitate cuprins între 140 şi 170 kWh pe zi, ceea ce depăşea calculele iniţiale, iar inginerii de la ETH au început a calcula ce determină acest consum, pe lângă numărul mai mare de oaspeţi.

O treime era consumată de centrala de filtrare a apei pure şi de cea de tratare a apei uzate. O cincime era folosită de pompele sistemului de încălzire şi apei calde. Altă cincime era folosită de bucătărie. Dar 40-50 kWh pe zi erau consumaţi în mod neclar. S-a descoperit apoi că cineva a pus un frigider mare în subsol, un alt frigider pentru bere şi o maşină de spălat, aceste trei elemente nefiind luate în calculul iniţial.

Pe lângă asta, panourile fotovoltaice produceau cu 20% mai puţină energie în condiţii perfecte de soare, în mod inexplicabil. Inginerii ETH au descoperit apoi că panourile de supraîncălzeau chir şi iarna din cauza soarelui alpin, mult mai puternic decât cel pentru care erau calculate. Iar când panourile se supraîncălzesc, producţia lor scade.

Toate aceste descoperiri au făcut ca-n 2011 să mai fie adăugate panouri fotovoltaice pe o stângă de alături, iar panourile de pe edificiul să fie repoziţionate la o anumită distanţă de perete, cu elemente de direcţionare a curenţilor de aer după ele, pentru a le răci. Şi asta a ajutat. Panourile au ajuns la puterea deplină şi au menţinut-o în orele prolifice, iar cele adiţionale mai oferea 8 kWp de putrere.

Ulterior, prin 2019 s-a observat că rata de autosuficienţă scade drastic, iar centrala locală porneşte tot mai des. S-a descoperit rapid şi cauza — bateria de plumb degradase şi nu mai putea stoca suficient. Atunci a fost decisă înlocuirea bateriilor, fiind alese baterii LFP de origine BYD, cu o capacitate totală de 215 kWh. Noile baterii cântăreau 2,7 tone, faţă de 8,6 tone, cât cântăreau cele cu plumb. A fost actualizat şi sistemul de panouri fotovoltaice, el cuprinzând 128 panouri, iar colectoarele termice sunt 24 la număr acum.

Sistemul e setat să folosească bateria în interval de 20%-90% în regim normal, pentru a o proteja. În 2024 şi 2025, cei de la Siemens au făcut lucrări de actualizare a softului central al Monte Rosa Hut, pentru a o face şi mai eficientă energetic, capabilă de a fi gestionată de la distanţă. Şi astăzi, în sfârşit, cu întreg sistemul eficientizat, clădirea se apropie de 100% autosuficienţă, chiar şi în sezoanele de vârf.

Iar inginerii şi studenţii ETH monitorizează în permanenţă datele acesteia şi determină dacă şi când mai e nevoie de actualizări, având un proiect emblematic permanent, viu şi activ, care primeşte mii de oameni anual şi care generează date excepţional de preţioase pentru studenţii ingineri, fizicieni şi arhitecţi.