– Resultatene er lovende. Det er mye å spare, og investeringskostnadene er minimale. Lignende styringssystemer blir mye brukt i industriprosesser, men i bygg er det fortsatt et stort, uutnyttet potensial, sier Harald Taxt Walnum, forsker i SINTEF.
Tar høyde for strømpriser og værmeldinger
I forsøkene har SINTEF og GK tatt i bruk Model Predictive Control (MPC) i et av SINTEFs kontorbygg fra 60-tallet. Den 60 år gamle radiatorstyringen, som kun regulerte varmen etter utetemperaturen, ble oppgradert med MPC.
Resultatet: I løpet av én og en halv måned ble energiforbruket redusert med 33 prosent sammenlignet med forventet forbruk ved normal drift.
– Det som skiller MPC fra mer tradisjonelle styringsmetoder, er evnen 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.
Systemet analyserer blant annet fremtidige strømpriser og værmeldinger for å bruke minst mulig strøm når prisene er høye. Når systemet i tillegg fikk presise data om temperatur og energibruk i bygget, ble det mulig å effektivisere varmejusteringen. Det sparte både energi og kostnader, og det ble bedre inneklima i bygget.
– Effekten hadde ikke nødvendigvis vært like stor om studien hadde blitt gjennomført på en annen tid av året, når svingningene i temperatur og strømpris er mindre, forklarer sivilingeniør i kybernetikk hos GK, Peder Ward.
Under testperioden i april og mai var det flere dager der temperaturen i skyggen var relativt lav, mens varmen fra sola ga en helt annen reell utetemperatur.
Stort potensial i gamle bygg
Det er mange næringsbygg i Norge og Europa med gamle radiatorer. Å oppgradere til moderne sonestyring, som krever nye termostater og sensorer i hvert rom, innebærer store investeringskostnader. MPC-systemet bruker eksisterende infrastruktur i byggene, og koster en brøkdel.
Ward tror derfor løsningen kan bli et viktig bidrag i 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 er de fleste bygninger som vil være i bruk i 2050, allerede er bygget. Skal vi lykkes med grønn omstilling, må vi derfor se på hvordan vi kan utnytte eksisterende bygg og teknikk mer effektivt.
Ward mener også at løsninger som MPC ikke bare reduserer energikostnader, men i tillegg gir bygninger fleksibilitet til å tilpasse seg fremtidens behov.
– For eksempel kan teknologien kobles til smarte nettverk der bygninger bidrar til å avlaste strømnettet ved å redusere forbruket i perioder med høy energibelastning. Dette kan også bidra til å støtte bruken av fornybar energi.
Fortsatt noen utfordringer
Men dersom løsningen skal kunne skaleres opp, krever det mer utvikling.
En av utfordringene i prosjektet var å sikre stabile dataforbindelser og håndtere perioder med manglende måledata.
– Modellen håndterte dette overraskende godt, men det er nødvendig med en reserveløsning som sikrer kontinuerlig drift dersom datatilgangen eller MPC-systemet er ustabilt, sier Ward.
Walnum jobber med en doktorgrad om MPC-systemet og ser nærmere på hvordan systemet fungerer over tid, og hvordan løsningen kan fungere i bygg med mer moderne teknikk.
– Det må lages en bedre «plug and play»-løsning, som ikke krever store lokale tilpasninger, sier han.
Effektivt samarbeid mellom næringsliv og forskningsinstitutt
Ward og Walnum er likevel svært fornøyde med resultatene fra prosjektet. Samarbeidet har resultert i både en vitenskapelig artikkel og praktisk utnyttelse av den nye kunnskapen.
– Dette er et godt eksempel på hva vi får til når forskningsinstitutter og næringen samarbeider, sier Ward.
Studien er gjennomført som en del av forskningssenteret FME ZEN.
