Kuttet energiforbruket med en tredjedel uten dyre oppgraderinger

– Resultatene fra studien er lovende. Det er mye å spare og investeringskostnadene er minimale. Lignende metodikk blir ofte brukt for optimalisering av industriprosesser, men i næringsbygg er det fortsatt et uutnyttet potensial, sier Harald Taxt Walnum, forsker ved SINTEF. 

Studien er gjennomført av SINTEF i samarbeid med GK, gjennom FME ZEN som er et forskningssenter for miljøvennlig energi om «Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities». Forskningssenteret er medfinansiert av Norges forskningsråd og flere kommunale og industrielle partnere, og ble avsluttet i 2024.

Studien gikk ut på å implementere Model Predictive Control (MPC) i SINTEF sitt eget kontorbygg i Oslo fra 60-tallet. I løpet av en testperiode på en og en halv måned viste resultatene at MPC-systemet hadde redusert energiforbruket med 33 prosent sammenlignet med samme tidsperiode tidligere år.

– MPC er en avansert metode for styring av systemer som baserer seg på matematisk modellering og forutsigelser. Gjennom å se på fremtidige forhold som værmeldinger og strømpriser beregner MPC den mest effektive måten å styre for eksempel ventilasjon, varme eller produksjonssystemer. Det som skiller MPC fra mer tradisjonelle styringsmetoder er dens evne til å tenke fremover. I stedet for å kun reagere på endringer når de skjer, planlegger MPC hvordan systemet skal oppføre seg for å oppnå best mulige resultater over tid, forklarer Walnum.

Se også:

– Det er mulig å kutte opptil 25 prosent av dagens energibruk i næringsbygg

Les mer

Reduserer strømregninga

I studien ble MPC-systemet brukt til å regulere varmen i bygget mer effektivt. Sivilingeniør i kybernetikk hos GK, Peder Ward, forklarer:

– Den 60 år gamle radiatorstyringen i bygget, som tradisjonelt kun bruker utetemperaturen for å regulere innendørs varme, ble oppgradert med MPC. Systemet analyserer blant annet fremtidige strømpriser og værdata for å justere oppvarmingen slik at vi bruker minst mulig strøm når prisene er høye. På den måten optimaliserer vi både energiforbruk og kostnader. 

Ved å integrere presise data fra flere kilder, som interne varmekilder og eksterne data fra ulike API’er, kunne systemet effektivisere varmejusteringen. 

– Under testperioden i april og mai var det flere dager der temperaturen i skyggen var relativt lav, mens varmen fra sola gav en helt annen reell utetemperatur. Ved å justere radiatorene basert på mer presis data, oppnådde vi ikke bare reduksjon i energiforbruk, men også et bedre inneklima for brukerne av bygget, forklarer Ward. 

Han legger til at effekten av MPC-implementasjonen ikke nødvendigvis hadde vært like stor om studien hadde blitt gjennomført på en annen tid av året, når svingningene i temperatur og strømpris er mindre.

Se også:

Det skjer en digital revolusjon innen vedlikehold av bygg

Les mer

Stort potensial, og noen utfordringer

Det er utvilsomt et stort potensial med den nye løsningen, ifølge Walnum i SINTEF.

– Vi vet at det er mange næringsbygg i Norge og Europa med gamle radiatorer. Å skulle oppgradere til moderne sonestyring, som krever nye termostater og sensorer i hvert rom, innebærer store investeringskostnader, sier han og legger til:

– MPC-systemet bruker eksisterende infrastruktur i bygg og koster en brøkdel.

Ward tror MPC-løsningen kan bli et viktig bidrag til den pågående samfunnsdugnaden for energieffektivisering. 

– Vi vet at bygninger står for rundt 30 prosent av verdens totale energiforbruk og nesten like mye av de energirelaterte CO₂-utslippene. I tillegg regner vi med at de fleste bygninger som vil være i bruk i 2050 allerede er bygget. Skal vi lykkes med grønn omstilling må vi også se på hvordan vi kan utnytte eksisterende bygg og teknikk mer effektivt.

Han mener løsninger som MPC ikke bare reduserer energikostnader, men også gir bygninger fleksibilitet til å tilpasse seg fremtidens behov. 

– For eksempel kan teknologien kobles til smarte nettverk der bygninger bidrar til å balansere strømnettet ved å redusere forbruket i perioder med høy energibelastning. Dette kan også bidra til å støtte bruken av fornybar energi, sier Ward.

Walnum legger til at dersom løsningen skal kunne skaleres opp, krever det mer utvikling.

– Det må lages en bedre «plug and play»-løsning, som ikke krever store lokale tilpasninger.

Ward peker på at en av utfordringene i prosjektet var å sikre stabile dataforbindelser og håndtere perioder med manglende måledata. 

– Modellen håndterte dette overraskende godt, men vi ser at det er behov for robuste fallback-løsninger på lokalt automasjonsnivå for å sikre kontinuerlig drift under alle forhold, sier Ward.

Se også:

Porsche med energigrep i kompleks bygningsmasse

Les mer

Effektivt samarbeid

Det er ikke alltid at et forskningsprosjekt gir konkrete resultater, men i dette tilfellet har studien både ført til et akademisk resultat i form av en vitenskapelig artikkel og en praktisk anvendt implementasjon av resultatet. 

– Dette viser hva man kan få til dersom samarbeidsprosjektet mellom forskningsinstitutter og næringen fungerer godt, sier Ward.

Walnum jobber med en doktorgrad om MPC-systemet. I avhandlingen ser han nærmere på hvordan systemet fungerer over tid, og hvordan løsningen kan fungere i bygg med mer moderne teknikk.    

– Det blir spennende å se i hvilken grad systemet også fungerer i nyere bygg som allerede styres effektivt, avslutter Walnum.