Pisut Antarktika uurimise ajalugu uurides selgub üllatav tõsiasi, et Belgia aktiivsus ei taha kuidagi klappida riigi suuruse ja asukohaga. Näiteks oli just Belgia uurimisekspeditsioon (1897- 1899) esimene, kes sinna talvituma julges jääda. Samal ekspeditsioonil sai oma esimese polaarkarastuse ka hilisem poolustevallutaja Roald Amundsen. Nii et kogemusi ja traditsioone on, samuti tahtmist neid jätkata. Viimast kinnitab asjaolu, et Rahvusvahelise Polaaraasta 2007- 2009 ainsaks uueks uurimisjaamaks Antarktikas on Printsess Elisabethi polaarjaam Kuninganna Maudi maal. Uus jaam on ehitatud võimalikult keskkonnasõbralikest materjalidest ja ta on esimene nullemissiooniga polaarjaam.

Nullemissioon tähendab siin seda, et jaama kasutamisega ei kaasne CO2 emissioone atmosfääri, sest kogu tegevuseks vajalik energia toodetakse jaama juures olevate kaheksa tuuliku ja päikesepatareide abil. Jaama ehitamise eesmärgiks oli leida uusi lahendusi taastuvenergia kasutamiseks, energiasäästuks, heitvee puhastamiseks ja jäätmete töötlemiseks ning katsetada neid ekstreemsetes tingimustes. Polaarjaam on ka otsekui magnetiks, mis tõmbab noori ja nende vanemaid keskkonnasäästlikke tehnoloogiaid tundma õppima. Samal ajal jaama valmimisega alustas tööd nn. Nullemissiooni klass (class zero emission), kus õpilased ja nende õpetajad saavad tutvuda jätkusuutliku arengu põhimõtetega, teha katseid, ehitada mudeleid jpm. Klassi peamine sihtühm on 10- 18 aastased noored ja üliõpilased. Esimesel õppeaastal külastas klassi 1700 õpilast kogu Belgiast, lisaks kasutati agaralt klassi õppematerjale, mida saab alla laadida internetist, www.educapoles.org. Suur osa materjalidest on saadaval ka inglise keeles ja sobiks eeskujuks meiegi õpetajatele.

Ufolik kuju anti polaarjaamale hoolika katsetamisega von Karmani Instituudi tuulekanalis, kasutades piirkonna 1:100 mudelit ja andmeid tuule kiiruse ning suuna kohta.

Polaarjaama asukoht ja põhiplaan

Jaam asub merepinnast 1400 meetri kõrgusel graniidist mäeseljandikul. Õhutemperatuur seal võib langeda – 50o C-ni ja tuule kiirus ulatuda 300 kilomeetrini tunnis. Ehkki jaam on projekteeritud nii, et seal saaks elada ka talvel, on ta siiski suvine jaam, olles kasutusel novembrist veebruarini. Põhjus on lihtne: suur osa talvest, kolm kuud, on täiesti ilma päikesevalguseta. Kui arvestada veel külma, lumetuisku ja muud sarnast, oleks välitöödeks kasutatav aeg üsna lühike. Siseruumides mõõteriistu jälgida võib aga mõnusamaski kohas, tänapäeval ei pea selleks enam mõõteriista kõrval istuma. Jaam koosneb kahest korrusest, alumine ladude ja garaažide korrus jääb mäeseljandiku varju,eluruumide ja laborite korrus aga on terasjalgade abil tõstetud kahe meetri kõrgusele mäeseljandiku kohale. Nii välditakse elukorruse lumme mattumist, alumisel korrusel, kus vajatakse maapinna tasemel sissepääse, tuli sellega paraku leppida. Elukorruse põhiplaan on peaaegu ringikujuline, eluruumid ja laborid on ringi välisosas, jaama elutegevuseks vajalikud seadmed nagu juhtelektroonika ruum, puhastusseadmed ja akumulaatorite ruum, paiknevad hoone keskel ja on hoolikalt soojustatud, ehkki tegemist on siseseintega. Nii tagatakse neis ruumides vajalik kliima ka talvel, kui eluruume ei kasutata. Jaamas saab elada kuni 20 inimest, keskmiselt on arvestatud 12 asukaga.

Polaarjaam on kahekorruseline, mõlemad ehitati puidust.

Polaarjaama energiavarustus

Sven Kerremans Belgia firmast Laborelec (kontserni GDF Suez arendusfirma) selgitab, et uudsed ei ole mitte süsteemi üksikud komponendid, vaid viis, kuidas nad nullemissiooniga süsteemiks kokku ühendati. Kui tavalises võrgus on seadmete poolt tarbitav koguvõimsus kolm korda suurem kui võrgu toitevõimsus, sest kõik seadmed ei ole kunagi korraga töös, siis nullemissiooniga polaarjaamas on sama suhe 1: 10. Võimalikuks sai see ainult nii, et seadmed jagati prioriteediklassideks. Kõige olulisemad on tuleohutust tagavad seadmed, nemad saavad energiat alati kohe, kui nad seda vajavad. Järgmine on lund sulatav seade, sest sel teel saadav vesi on süsteemi jaoks eluliselt oluline. Siis järgneb temperatuuri reguleerimine jne. Seejuures tuleb mingi osa energiast suunata ka akumulaatorite laadimiseks, juhul kui nende energiat on vahepeal kasutatud. Akusid püütakse siiski võimalikult vähe kasutada, sest iga laadimistsükkel lühendab nende eluiga. Pliiakumulaatorite kogumaht on 6000 Ah ja kaaluvad nad 12- 15 tonni. Kõiki neid seadmeid juhib programmeeritav kontroller, mille algoritmi väljatöötamine oligi energiasüsteemi projekteerimise üks keerukamaid ülesandeid. Kuna tegemist on passiivmajaga, siis tuleb peamine osa vajalikust soojusenergiast päikesekiirgusest. Termopäikesepaneelidest 6 ruutmeetrit annavad soojust lume sulatamiseks, katusel olevad 19 m2 aga soojendavad lumesulavett ja taaskasutusse suunatavat vett. Vesi suunatakse pesuruumidesse, kööki ja pesumasinatele. Kui sooja vett napib, saab seda elektri abil juurde teha. Eluruumide kütmise eest hoolitseb samuti päike, üks eeldusi selleks on asjaolu, et suve 120 päevast on tavaliselt 100 päeva päikesepaistet. See lubab ruume kütta akendest tuleva päikesekiirgusega. Aknad koosnevad kokku neljast klaasist, väljaspool üks kaheklaasiline pakett, siis 400 mm õhuvahet ja seejärel teine kaheklaasiline pakett. Loomulikult on tegemist selektiivklaasidega, mis lasevad soojust majja, aga tagasi välja mitte. Passiivmajale iseloomulikult on akende suurus ja orienteeritus ilmakaarte suhtes hoolikalt läbi arvutatud ja selgus, et suvel on pigem oht maja ülekuumenemiseks. Seepärast vähendati suurimate akende pinda ja suunati nad lõunakaaarde, kus lõunapoolkeral päikest kõige vähem.

Jaama tööks vajaliku energia tagavad kaheksa 6 kW võimsusega tuulegeneraatorit, mis töötavad kogu aasta. Tuulegeneraatoritel on otseajamiga generaatorid ja isekohanduvad rootorid, mis tähendab, et nad annavad energiat väikesel tuule kiirusel ja ei lülitu välja ka suure tuulekiiruse korral. Lisaks on jaamal 110 + 270 m2 elektrit tootvaid päikesepaneele koguvõimsusega 50 kW. Polaarjaamas on päris palju seadmeid ja elanikke, ent suvekuudel on kogu energiatarve vaid 7000 kWh kuus ja talvel, kui elanikke pole ja tegevust vähem, kulub 2000 kWh kuus. Arvestades seadmete suurt hulka ja ja jaama kasulikku pinda 1500 m2, on energiatarve väga madal. Avariijuhtumite puhuks on kaks 44 kW diiselgeneraatorit.

Polaarjaama elutuba.

Ventilatsioon ja jäätmemajandus

Jaama konstruktsioon on õhutihe ja värsket õhku võetakse sinna juurde läbi soojusvaheti, kus välja juhitav õhk annab värskele õhule ära 70- 95% temas sisalduvast soojusest. Lisaks toimub ka sissepuhutava õhu niisutamine niiskuseni 15%. Heitvesi läbib puhastamisel järgmise ahela: anaeroobne bioreaktor (heitmed tualettidest ja köögist, tahked biolagunevad osised peenestatakse seejuures heitvee hulka), aeroobne bioreaktor (pesuveed ja anaeroobsest reaktorist väljuv vesi), filtreerimine, aktiivsöe ja ultraviolettkirtega töötlemine. Taaskasutusse läheb 75% kasutatavast veest, bioloogiliselt mittelagundatav materjal sorteeritakse välja ja kogutakse konteineritesse, mis hooaja lõpul Antarktikast ära viiakse.

Hoone konstruktsioon

Hoonel on neli terasest tuge, mille kinnitusvardad ulatuvad kuue meetri sügavusele graniitpinnasesse, et vastu võtta hoonele mõjuvaid tuultest tingitud tõstejõude. Hoone põhikonstruktsioon on valmistatud liimpuidust, seinapaneelid on tehtud ristkihtpuidust. Ristkihtpuit on pisut vineeri meenutav materjal, mille kihtideks on serviti kokku liimitud (sisekihtides vahel ka liimimata) puitlamellid. Nagu vineeriski on kihte paaritu arv ja puidu kiudude suund kõrvuti asetsevates kihtides on suunatud teineteise suhtes risti. Ristkihtpuidu paksus võib olla üle 200 mm, tavaliselt piirdutakse siiski 60- 80 millimeetriga, sest kandevõime on piisav juba üsna suurte hoonete jaoks ja soojapidavuse annab soojustuskiht.

Ristkihtpuit

Ristkihtpuidust on nüüdseks ehitatud kuni kaheksakordseid maju ja ehitamisel on 100- meetrised tornid tuulegeneraatorite jaoks, kuid materjal on väga sobiv ka väiksemate hoonete jaoks. Ristkihtpuidust seinaplaat on suure kandevõimega ja muudab hoone jäigaks, erinevalt kipsplaadist võib sellisele seinale kasvõi külmkapi riputada. Kuigi ristkihtpuit on kipsplaadiga kaetud puitkarkass- seinast kallim, on tegemist sisuliselt valmis pinnaga, mis ei vaja pahteldamist ja mille võib katta läbipaistva ja veeauru poolt kergesti läbitava viimistlusega. Sisekliima ristkihtpuidust seintega majas on sarnane palkmajale, sein on aga palkmajast odavam ning konstruktsioonis ei pea arvestama asjaoluga, et puidu deformeeritavus puidukiududega ristsuunas on pikisuunast palju suurem. Paksem ristkihtpuit on kasutusel kandekonstruktsioonides, õhemat aga kasutatakse fassaadipaneelidena. Ristkohtpuidust fassaadipaneele toodetakse ka lehisest ja termopuidust.

Hoone seinapaneelid

Seest väljapoole vaadates koosnevad seinapaneelid järgmistest kihtidest:

  • seinakate;
  • alumiiniumkilega kaetud paberist õhutihe aurutõke;
  • 74 mm paksune ristkihtpuit;
  • 400 mm paksused vahtpolüstüreenist plokid;
  • 42 mm paksune ristkihtpuit;
  • 2 mm paksune vettpidav EPDM membraan;
  • 4 mm paksune suletud pooridega vahtpolüetüleenist matt, mis paikneb väliskatteks oleva 1,5 mm paksuse roostevaba teraspleki liitekohtade all.
 Suure kiirusega jäitesegune tuul võib kaasa haarata ka peenemat või jämedamat kiviprügi ja selle segu abrasiivset toimet arvestades kaeti polaarjaama välispind roostevaba terasplekiga.

5 Välisseinapaneel (soojustuseta), sisemine ja välimine ristkihtpuidu kiht on ühendatud 6 cm läbimõõduga pöögist varrastega. Varraste jaoks on vahtpolüstüreeni puuritud avad.

Soojustusega välisseinapaneel.

Praegu valmistuvad teadlased järgmiseks Antarktika suveks, esimene rühm stardib 1. novembril. Lisaks teadustööle teostatakse ka polaarjaama süsteemide viimased katsetused, mis näitavad, kuidas läks talvitumine.

Märt Riistop
Puuinfo