Smanjenje potrošnje energije u zgradama prediktivnim upravljanjem

U okviru Poziva na dostavu projektnih prijedloga „Povećanje razvoja novih proizvoda i usluga koje proizlaze iz aktivnosti istraživanja i razvoja“ iz programa Konkurentnost i kohezija 2014.-2020. Klimaoprema d.d. provodi projekt pod nazivom "Razvoj sustava prediktivnog upravljanja i autonomnog trgovanja energijom u zgradi". Projekt sufinancira Europska unija iz Europskog fonda za regionalni razvoj. Partneri na projektu su Sveučilište u Zagrebu Fakultet elektrotehnike i računarstva i Inovacijski centar Nikola Tesla.
 

Cilj i svrha projekta

Opći cilj projekta je razvoj nove tehnologije povećanjem ulaganja u istraživanje i razvoj tvrtke, kroz učinkovitu suradnju sa institucijama za istraživanje i razvoj. Gotovo 40% posto ukupne svjetske potrošnje energije otpada na zgrade – ponajviše na grijanje i hlađenje, što ih, uz industriju i promet, svrstava među najveće potrošače. Današnji način gradnje i moderni materijali omogućuju znatno manju potrošnju energije u novoizgrađenim te obnovljenim zgradama. To nije jedini način smanjenja potrošnje energije u zgradama. 
 

Pametniji način upravljanja zgradama

Klimaoprema kroz ovaj projekt razvija „pametniji“ način upravljanja zgradama koji se temelji na modelskom prediktivnom upravljanju (MPC-u). Ovaj način upravljanja prepoznat je kao jedno od najprimjenjivijih rješenja za poboljšanje energetske učinkovitosti u zgradarstvu. Trenutne uštede ostvarive ovom metodom u simulacijskom okruženju dosežu visokih 70% dok se eksperimentalno potvrđene uštede nalaze u intervalu od 5% do 63%. 
 

Način rada

Za razliku od klasične metode upravljanja temperaturom u zonama zgrade koja se temelji na lokalnim upravljačkim petljama i koristi samo trenutna lokalna mjerenja  iz razmatrane zone, MPC koordinira radom svih podsustava zgrade, od onih zaslužnih za oblikovanje potrošnje toplinske energije u zonama do onih na razini energetskih razvoda zgrade ili tzv. mikromreže zgrade. Pojednostavljeno gledajući, MPC je podijeljen na sljedeće dijelove:

1. MPC Zona - optimizacija na nivou zone
2. MPC HVAC - optimizacija sustava koji priprema i razvodi medij za predaju energije za grijanje ili hlađenje svim zonama (npr. klima komora)
3. MPC Microgrid – optimizacija potpisa zgrade na spoju s distribucijskim energetskim mrežama
4. Interface moduli - funkcije koje preračunavaju izlaze iz MPC-a u aktivacijske signale za pojedine upravljane elemente.

MPC također uzima u obzir dopuštene granice komfora, predikciju vremena (temperaturu zraka i sunčevo zračenje) i ostale nemjerljive poremećaje poput rasvjete i elektroničke opreme, te kao svoj izlaz daje signale za optimalno upravljanje zgradom s ciljem maksimalne uštede. U vremenu niže cijene električne energije, kroz noć i jutro, MPC pregrijava prostor točno onoliko da uz predviđenu sunčevu ozračenost temperatura zraka u zoni bude unutar zadanog komfora tokom radnog vremena.
 

Prijenos energije između zgrada

Iznimno su važne daljnje mogućnosti koje se otvaraju MPC-om u zgradama s obzirom da putem MPC-a zgrada fleksibilno mijenja svoju potrošnju u skladu s vanjskim uvjetima cijena i razmjene energije s mrežom, i to na optimalan način za zgradu -- to su mogućnosti da zgrada pruža pomoćne usluge odgovora potražnje različitim entitetima u energetskom sustavu, kao i mogućnosti da zgrade međusobno trguju energijom ili obvezama za pružanje pomoćnih usluga. Obje navedene mogućnosti moguće je vrlo učinkovito kombinirati pod okriljem agregatora fleksibilnosti većeg broja zgrada.

Implementacija proizvoda

Ovaj način upravljanja implementiran je do sada na svega par zgrada kao znanstveno istraživački rad tima s FER-a gdje su ostvarene uštede između 5% i 63%, ovisno o sveobuhvatnosti instalacije i opsegu obuhvaćenih usluga odgovora potražnje, a MPC kao gotov komercijalni proizvod razvija se u Klimaopremi u odjelu KOER.