Intelligente bygninger gør vores energiforbrug "grønnere"

Det kan lade sig gøre at flytte vores energiforbrug til tidspunkter af døgnet, hvor der er rigelige mængder af strøm fra bæredygtige kilder som sol og vind. I hvert fald i nogen grad, hvis vi investerer i teknologi til intelligent styring af vores bygninger. Det konkluderer forskere i forbindelse med afslutningen på et af verdens mest radikale energiovervågningsprogrammer.

20.06.2016 | Kim Harel

Grundfos Kollegiet på havnen i Aarhus er ikke noget almindeligt kollegium. Det bruger energi, når der er rigeligt med strøm fra sol og vind, og det ”går i dvale”, når strømmen i energinettet kommer fra fossile brændstoffer. (Foto: Henrik Olsen)

I bygningens kælder er etableret et teknikrum med udstyr, der sørger for at monitorere energiforbruget i alle lejlighederne med få sekunders mellemrum. På billedet ses lektor Steffen Petersen (th) og ph.d.-studerende Michael Dahl Knudsen - begge fra Institut for Ingeniørvidenskab ved Aarhus Universitet. (Foto: Henrik Olsen)

Forskere fra Aarhus Universitet har nu afsluttet et historisk stort fuldskalaforsøg med intelligent styring af energiforbrug.

I en periode på fire år har de brugt et 12-etagers højhus på havnen i Aarhus som levende energilaboratorium. Her har de indbygget teknologisk isenkram for millioner af kroner, og det har gjort det muligt for dem at logge energiforbruget i 132 lejligheder døgnet rundt med få sekunders intervaller.

”Det er den mest gennemmonitorerede bygning, jeg har kendskab til, og vi har haft nogle helt unikke eksperimentelle muligheder for at gennemføre forskellige typer af interventioner og undersøge, hvordan vi kan øge bygningens og beboernes fleksibilitetspotentiale,” siger Rune Hylsberg Jacobsen, lektor ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet.

3500 sensorer overvåger bygningen
Med intet mindre end 3.500 sensorer placeret forskellige steder i højhuset har forskerne fundet frem til, hvordan en moderne og højeffektiv beboelsesejendom løbende og mest hensigtsmæssig kan tilpasse sig udbud og efterspørgsel i energinettet.

Efter fire års overvågning kan de dog ikke pege på en enkeltstående indsats, der kan flytte bygningens energiforbrug markant eller ændre beboernes adfærd. Derimod har de identificeret et komplekst samspil af mindre reguleringer, der tilsammen giver et væsentligt potentiale for økonomiske besparelser og reduktion af CO2-udledning fra bygningen.

”Det er kombinationen af forskellige interventioner, der ser ud til samlet at kunne flytte energiforbruget. En del handler om regulering af bygningens varme-, pumpe- og ventilationssystemer. Det foregår i princippet backstage ved hjælp af computerstyring. En anden del handler om at gøre beboerne opmærksomme på, hvornår det er mest hensigtsmæssigt, at de bruger energi,” siger Rune Hylsberg Jacobsen.

Forskerne har blandt andet vist, at man kan fjernstyre bygningens ventilation og skabe et større luftskifte i lejlighederne, når strømmen er billig og "grøn", og derefter sænke ventilationen på spidsbelastningstidspunkter, uden at det går ud over beboernes komfort.

De har også forsøgt sig med forskellige typer af involvering af beboerne i højhuset. For eksempel har de udviklet et spil, hvor det er muligt at blive belønnet med point for en bæredygtig energiadfærd.

”Vi vil gerne have beboerne til at tage deres bad kl. ni i stedet for kl. otte, hvis det er der, energien er billig og grøn. Eller vi vil have dem til at bruge trapperne om eftermiddagen, når efterspørgslen på energi topper, og så kan de ellers bruge elevatoren alt det, de vil, på tidspunkter af døgnet med overskud af energi i nettet, eller hvis det for eksempel blæser meget, og der er godt gang i vindmøllerne,” siger Rune Hylsberg Jacobsen.

Læs mere om elevatoreksperimentet her

Slut med gammel sparelogik
Forskerne har igennem hele projektet samarbejdet med antropologer, og en af hovedkonklusionerne på de mange eksperimenter er, at det er vanskeligt at øge beboernes fleksibilitet omkring energiforbrug.

”I vores generation er vi blevet opdraget med, at vi skal spare på energien. Nu skal vi til i højere grad at tænke på, hvordan vi kan være mere fleksible omkring, hvornår vi burger energi, og det er svært. Hvis en ung mand er sulten og gerne vil riste boller, så hjælper det ikke så meget, at vi gør ham opmærksom på, at det er mest hensigtsmæssigt, at han venter lidt. For den enkelte er det jo en meget lille forskel, han kan gøre,” siger Rune Hylsberg Jakobsen.

Alligevel er handlingerne på individniveau helt afgørende, hvis man vil ændre energiforbruget i en grønnere retning. Langt det meste nybyggeri er i dag opført efter standarder, der sikrer en meget høj energieffektivitet, og det giver derfor god mening at kigge efter potentiale for fleksibelt energiforbrug hos de mennesker, der bor i bygningerne, forklarer Rune Hylsberg Jacobsen:

”Når vi skal påvirke energiforbruget i energieffektive bygninger, så hjælper det ikke at se på, om vi kan presse et ekstra lag isolering ind. Vi skal derimod interessere os for den del af energiforbruget, som vi kan påvirke ved at få beboerne til at ændre vaner uden at gå på kompromis med deres komfort. Den store udfordring er her at synliggøre deres forbrug og dermed hjælpe dem til at få en adfærd, der matcher en energiforsyning baseret på fluktuerende energikilder,” siger Rune Hylsberg Jacobsen.

Intelligente bygninger i fremtidens energiinfrastruktur
Samlet set er det lykkedes forskerne at styre energiforbruget i det aarhusianske højhus i forhold til udbuddet af energi baseret på vedvarende energikilder i en grønnere retning. Og selvom det ikke er ret meget, så kan det få stor betydning på aggregeret niveau.

”Lidt er meget i denne sammenhæng, hvor vi med intelligente systemer kan automatisere mange af de processer, der er med til at sikre et grønnere energiforbrug. Vi har set på bare en enkelt bygnings fleksibilitetspotentiale, men tager vi eksempelvis 1000 tilsvarende bygninger, så kan vi opnå markante forskydninger i energiforbruget,” siger Rune Hylsberg Jacobsen.

En intelligent styring af 1000 bygninger vil svare til en forskydning af energiforbruget per time på cirka 2,2 megawatt-timer. Heraf vil cirka en tredjedel komme fra fleksibilitet i elforbruget og resten fra fleksibilitet i fjernvarmeforbruget.

I de kommende år vil forskerne fortsætte arbejdet med at udvikle teknologi, der kan sænke vores private energiforbrug ved at øge både bygningers og menneskers fleksibilitet.

”Vi har en kæmpe mængde af information omkring energiforbrug fra højhuset. Det betyder, at vi nu kan begynde at arbejde med modeller, der forudsiger, hvad der vil ske på et givent tidspunkt under givne vejrforhold. Det er enormt værdifuldt i vores arbejde med at designe intelligente systemer til bygninger, som automatisk kan respondere på brugernes behov på den mest bæredygtige måde, ” siger Rune Hylsberg Jacobsen.

Her kan du se en videopræsentation af projektet

 

Mere information

Projektet hedder Virtual Power Plant for Smart Grid Ready Buildings and Consumers.

Projektets parter er Institut for Ingeniørvidenskab, Institut for Miljøvidenskab, Institut for Datalogi, Alexandra Instituttet, Aarhus Kommune, Grundfos Holding A/S, Develco Products A/S og Dong Energy A/S.

Læs mere på projektets hjemmeside

 

 Kontakt

 Rune Hylsberg Jacobsen, lektor, Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet

AU Engineering