Intelligente Energiemanagementplattform maximiert Gebäudeeffizienz
Gebäude (einschließlich deren Bau) steuern global rund 36 % des Gesamtenergieverbrauchs bei, der wiederum 40 % der gesamten weltweiten direkten und indirekten CO2-Emissionen ausmacht (World Energy Outlook). Eine offensichtliche Antwort hierauf ist die energieeffizientere Gestaltung von Gebäuden, umfassende Beweise legen jedoch jetzt nahe, dass die Gebäudeleistung trotz Interventionen nicht so gut ist, wie vorhergesehen. Eine der Schwächen von Energieeffizienz-Initiativen ist mit dem Energiebilanz-Prozess verbunden, der typischerweise zu einem bestimmten Zeitpunkt für einen spezifischen Zeitraum durchgeführt wird. Das EU-geförderte Projekt TOPAs führte das Prinzip einer kontinuierlichen Leistungsüberwachung ein, das eine detailliertere Übersicht über die Gebäudeleistung bietet und berücksichtigt, wie die Gebäude tatsächlich genutzt werden und welchen klimatischen Zustand diese aufweisen. Hierdurch entsteht eine ganzheitliche Bilanz, die die Kluft zwischen vorhergesagter und tatsächlicher Energienutzung verringert. Im Rahmen von TOPAs wurde eine IoT-gestützte (Internet of Things) Plattform zur Unterstützung von Anlagemanagern, Gebäudeeigentümern und Energiedienstleistungsunternehmen bei fundierten Entscheidungen über den Gebäudebetrieb entwickelt. Verringerung der Leistungskluft Zwischen Schätzungen zur Gebäudeenergieeffizienz und der tatsächlichen Effizienz herrscht typischerweise eine Kluft – die mehrere zehn Prozentpunkte groß sein kann – da Bewohner beginnen, das Gebäude in unvorhergesehener Weise zu nutzen. Dies kann auch auf Schwankungen, zum Beispiel was die Aktivitäten, Öffnungszeiten oder Bewohneranzahl in einem Gebäude anbelangt, oder auf unpräzise zugrunde gelegte Abschätzungsmodelle zurückzuführen sein. Normalerweise wird die Energiebilanz jährlich gezogen und mit wichtigen Leistungskennzahlen (KPIs) abgeglichen. Hierbei werden häufig Chancen verpasst, Initiativen zur Energieeinsparung umzusetzen. Der TOPAs-Ansatz für die kontinuierliche Überwachung richtet KPIs an Ist-Daten aus, um die Einführung von Normen für Energiemanagement wie beispielsweise ISO 50001 zu unterstützen. „Die TOPAs-Plattform kann als Fitness-Tracker für Gebäude angesehen werden, der kontinuierlich sichtbar macht, wie sich energiebezogene Interventionen auf Management, Kosten, Luftqualität und Komfort für Bewohner auswirken“, sagt Boris Kantsepolsky. Die Plattform besteht aus zwei Hauptkomponenten. TOPAs Core ermöglicht Benutzern einfach und schnell große Datenmengen von Bausteinen zu extrahieren, zu verarbeiten und zu analysieren. TOPAs-Add-on-Dienste liefern Tools zur Entscheidungsfindung, einschließlich einer Reihe von Energieprognosemodellen, Gebäudenutzungsmodellen, Fehlererkennung und Diagnose, Luftqualitätsüberwachung und prädiktiver Modelle für die Gewährleistung eines energieeffizienten Betriebs. Im Zuge der Validierung der Lösung wurden mithilfe der Tools sieben verschiedene Gebäudemanagementsysteme in sechs verschiedene Gebäude an drei Standorten in drei verschiedenen Städten (Cork, Dublin und Paris) integriert. In der Plattform wurden mehr als 177 000 000 Meldungen verarbeitet, die durch über 3 500 Datenpunkte generiert worden waren. „Die (elektrischen und thermischen) Energieprognosemodelle der Lösung verringerten die Kluft zwischen prognostizierter und tatsächlicher Energienutzung im Bereich von 11 bis 27 % und trugen standortübergreifend zu Energieeinsparungen von 12 bis 37 % bei“, merkt Kantsepolsky an. Signifikante Vorteile für Umwelt und Gesellschaft Durch Verbesserung der Energieeffizienz und Reduzierung des Energieverbrauchs minimiert die TOPAs-Lösung Auswirkungen auf die Umwelt, während die Produktivität und Gesundheit von Gebäudebewohnern erhöht wird. Außerdem werden durch den Beitrag zu Innovationen im Energiesektor die europäische Wettbewerbsfähigkeit gestärkt und Arbeitsplätze geschaffen. „Die Kostensenkung und Ausweitung der Nachhaltigkeit ermutigt Unternehmen zu Investitionen in einen positiven sozialen Wandel, der das Leben aller Menschen verbessert. Die Fähigkeit zum Einsatz der TOPAs-Lösung in sehr verschiedenen, anspruchsvollen und komplexen Umgebungen demonstriert ihren Nutzen für die reale Welt und das Replikationspotenzial“, sagt Kantsepolsky. Manche der im Zuge von TOPAs entwickelten Tools wurden bereits auf dem Markt eingeführt, darunter beispielsweise CEA (Spin-off-Unternehmen), das über eine LINC-Softwareplattform (eine Koordinations-Middleware) eingerichtet wurde, welche industrielle Produktionssysteme optimiert. Im Hinblick auf IoT-Technologie entwickelte das Fraunhofer-Institut ein IoT-fähiges Energieprognosemodell namens IoMod™, während IBM IoT-Gebäudeeinblicke für das Anlagenmanagement einführte. Ferner integrierten Azimuth/Hager TOPAs-Ergebnisse in ihre Luftqualitätslösungen für intelligente Gebäude.
Schlüsselbegriffe
TOPAs, intelligente Gebäude, Energie, Leistungsbilanz, CO2, Internet of Things, Gebäudemanagementsysteme, Daten, Entscheidungsfindungs-Tool, Diagnose, Energieprognosemodell