Energilösningar som kan rädda klimatmålen för byggsektorn

17.04.2018 / Harald Hammer

Elbilar och internet kan komma att få stor betydelse för hur vi uppfyller EU-direktivets mål om nära-nollenergibyggnader från 2020.

Ungefär 40 procent av vår energiförbrukning härrör från våra byggnader och därför föreskrivs i EU-direktivet om byggnaders energiprestanda att alla nya byggnader senast 2020 ska vara nära-nollenergibyggnader. Det är bara två år dit – och klockan tickar.

Om vi tar Norge som exempel måste vi, om vi ska nå nollmålet senast 2020, minska energiförbrukningen med 50–75 % från dagens nivåer, beroende på byggnadstyp och produktionen av ”egen energi”.

Samtidigt vet vi att Norge tillhör de länder i Europa som har strängast energistandarder och regleringar för byggnader, tillsammans med Sverige, Danmark och Nederländerna. Med tanke på det tickar klockan ännu snabbare.

Som tur är händer det mycket inom teknologi och energi som kan hjälpa oss att nå målet.

Här följer en beskrivning av några av de trender som kommer att påverka oss under de närmaste åren – och som kan komma att spela en viktig roll om vi ska nå nollvisionen.

1. VEHICLE TO GRID: ELBILAR SOM ENERGILAGRINGSPUNKTER

Ökad urbanisering har lett till massor av nya utvecklings- och expansionsprojekt. Dessa ger en enorm outnyttjad potential i underjordiska parkeringshus.

Vissa av Oslos nya stadsutvecklingsprojekt erbjuder upp till 500 parkeringsplatser för elbilar. Vi vet att alla bilar står parkerade ungefär 95 % av tiden. Vehicle to grid-tekniken (V2G) innebär att elbilar kan lagra energi. Det smarta elnätet – smart grid – kan sedan ”låna” energi från bilen när den inte används och den energin kan distribueras via nätet.

Vid den smarta laddstationen kan du ange i systemet att du inte behöver ha bilen fulladdad förrän om fyra timmar. Under tiden kan bilen användas som energilagring för närliggande byggnader som är anslutna till det smarta nätet, och energin som bilen lagrar kan distribueras när efterfrågan är som högst i nätet.

Bilindustrin rapporterar att Toyota, Nissan och andra japanska biltillverkare är mycket intresserade av V2G-tekniken. Denna teknik är under utveckling och experterna säger att den kan bli tillgänglig för privatpersoner inom fem år. Det krävs dock standardisering vad gäller dataskydd och ägarskap.

Vem äger batteriet i din bil om någon tjänar pengar på att du delar med dig av det? Dessutom finns det tydliga säkerhetsaspekter i att du ”öppnar” din bil, eftersom den då bokstavligt talat har blivit en stor dator. Detta har i år varit en stor rel="noopener noreferrer" fråga på branschkonferenser som IEC och biltillverkare och nätägare diskuterar intensivt hur frågan ska lösas.

2. SMARTA ELNÄT

Om vi ska nå energimålen måste internet spela en mycket större roll än vad det gör idag. Ett exempel är att sakernas internet på allvar har slagit igenom i fastighetsbranschen.

Men vad innebär det i praktiken? På Otto Nielsens veg 12 i Trondheim finns exempelvis ett kontorskomplex som har kommit en bra bit på väg att genomföra nästa generations energilösningar. Komplexa solenergiinstallationer täcker takytorna och överskottsvärmen från Bluetooth-producenten i en byggnad värmer kontoren i den intilliggande byggnaden. All energiförbrukning och energiproduktion mäts noggrant. Elnätet, sensorer och internet är alla sammankopplade.

För maskininlärningen är det viktigt att mäta energiförbrukningen så att vi i ett senare skede kan låta dessa data ligga till grund för optimal drift av byggnaden. I informationsflödet finns all kunskap vi behöver om var energiproduktionen och energibehoven finns, så att vi kan utnyttja det till fullo. Blandningen av elnät och internet – som det smarta nätet står för – är på gång.

3. SMARTA ELMÄTARE: FÖRSTA STEGET MOT DET SMARTA ELNÄTET

Datainsamling om förbrukning och förbrukningsmönster i nätet kommer att utgöra grunden för morgondagens elnät och energilösningar. Smarta elmätare som samlar in dessa uppgifter är avgörande när smarta elnätslösningar successivt ska införas.

Norge är bland de första länderna att införa smarta mätare, så kallade AMS-mätare. Från slutet av 2018 kommer de norska hushållen inte längre att kunna välja – de blir tvungna att byta ut sina gamla mätare mot nya ”smarta” enheter.

Målet är att jämna ut 24-timmarsmönstret för energiförbrukningen och föra över förbrukningen till tider på dygnet då efterfrågan är mindre, priserna lägre och produktionen högre – och kanske mer hållbar. Till exempel är det en ganska lång period med låg förbrukning på dagtid då de flesta är på jobbet. Under den här perioden kan solenergi och ”billig” ström lagras till nästa topp i förbrukningen.

Som det nu är har privatpersoner begränsade möjligheter att optimera sin energiförbrukning enligt den här modellen, men för större byggnader och stadsdelar finns det en enorm potential – både ekonomiskt och miljömässigt.

Det kommer att bli viktigt att dela data om energiförbrukning om vi fullt ut ska kunna utnyttja smart elavläsning. Under det år som gått efter det att AMS-mätarna infördes i Norge, har nätägarna varit motvilliga till att dela med sig av sina data. Ironiskt nog vet vi också att den tekniska utvecklingen går mycket snabbare när data delas. På senare år har vi sett tydliga exempel på att de företag som delar data mest, också har störst nytta av det

4. INTEGRERAD SOLENERGI: ENERGIPRODUKTION I BYGGNADENS STOMME

En av Norges mest spännande solenergianläggningar planeras just nu för barn- och ungdomssjukhuset i Bergen. Planen gäller fönsterytor på totalt cirka 1 100 m² som ska göras av genomskinliga tunnfilmssolceller. Det är dock inte säkert att det fortfarande är denna lösning som gäller när byggnaden väl kommer upp.

Den tekniska utvecklingen inom solceller går så fort att dagens hållbara byggnader planeras med teknik som ännu inte finns. Just nu är det tunnfilmssolceller som är det senaste systemet och det som ger bäst resultat. Men om andra typer av solceller med bättre egenskaper skulle bli färdigutvecklade innan byggnaden byggs, kommer projektgruppen att överväga att använda dem.

Det finns mycket forskning inom tredje generationens solceller: quantum dot-solceller, organiska solceller, perovskitsolceller och grätzelsolceller (färgsensiterade solceller). Dessa skulle kunna ge högre effektivitet än de tekniker som saluförs idag och även lägre produktionskostnader.

En av de mest spännande teknikerna är translucent solar concentrators – genomskinliga solcellspaneler. De släpper igenom solljusets synliga spektrum medan de långa och korta våglängderna fångas upp av membran i glaset. Det gör solcellerna nästan helt genomskinliga men med en effektivitet på 10 %.

När dessa tekniker kommer ut på marknaden kommer det att bli mycket lättare att minska energiförbrukningen och uppnå EU:s nollvision.
Harald Hammer Ingenjör, COWI

MEN KOMMER VI ATT KLARA DET TILL 2020?

Det är på intet sätt omöjligt att nå målen till 2020 men vi kommer att behöva ambitiösa och aktiva investerare som vågar investera sina pengar i lösningar som när detta skrivs ännu inte är ekonomiskt bärkraftiga. Konkurrenterna kommer att se vart åt det lutar och följa efter.

Vi behöver en tredje generationens nätägare som går över från sin traditionella och etablerade roll för att bli aktiva, orädda och innovativa operatörer som vågar prioritera innovation även om finansieringsmodellerna kanske fortfarande ser osäkra ut.

Slutligen behöver vi företag, byggare, nätägare och utvecklare som kan se värdet i att dela data. En del data är öppna, men vi har fortfarande långt kvar innan vi kan sätta igång. Det hindrar utvecklingen och gör den långsammare.

De här aktörerna måste också samarbeta. Det är när vi kopplar ihop system, sensorer, byggnader och större områden som vi kommer att se de största resultaten. I kombination med de största tekniska framstegen inom förnybar energi och anslutning till internet, kommer det att vara ett stort steg på vägen.

MÖT HARALD

Jag har en masterexamen i förnybar energi. Mitt främsta expertområde är solenergi och energilagring.

Solenergi och energilagring tillhör de teknikområden som utvecklas snabbast och kommer att vara viktiga komponenter i utvecklingen av hållbara städer och en hållbar framtid. Jag hämtar inspiration från nya tekniska lösningar och använder energiteknik för att utveckla framtidens hållbara städer och byggnader.

Kontakta oss

Harald Hammer
Engineer
Buildings

Tel: +47 48182683