Publiceret 27. jun. 2022
FED living lab tester fremtidens fjernvarmesystem
I en sort containerbygning på Fyrkildevej i Aalborg står det, der kan blive omdrejningspunktet for fremtidens fjernvarmesystem: En intelligent blandesløjfe, der kan styre fjernvarmesystemet på baggrund af bl.a. forbrugsdata og bygningsmodeller af de omkringliggende boligområder. Målet er at kunne fordele forbruget i området, så fremløbstemperaturen kan sænkes. Derved kan der opnås markante energibesparelser, og samtidig bliver det muligt at inkorporere flere bæredygtige energiformer i fjernvarmesystemet.
En af de store udfordringer i nutidens fjernvarmesystem er de traditionelle høje fremløbstemperaturer og det tilhørende store varmetab i rørsystemerne. Ofte ligger fremløbstemperaturen på omkring 80 grader, hvilket også gør det udfordrende at koble mange former for spildvarme eller andre former for bæredygtig energi til systemet, da disse ofte har en lavere temperatur.
Via den nye intelligente blandesløjfe sænkes temperaturen fra fjernvarmenettet og ind i bygningerne på baggrund af det behov for varme og varmt vand, der er i bygningen på det givne tidspunkt. Christian Byrjalsen fra Aalborg Forsyning fortæller:
”I praksis bruger vi pumper, blandesløjfer mv. i denne container til at sænke temperaturen fra fjernvarmenettet, så vi kun sender den temperatur videre ind til bygningen, som der er brug for. Dermed kan vi sænke det varmetab, der sker i rørene, fx i kælderskakter, gange osv., hvor rørene fører ind i hver bolig. Vi ved faktisk på nuværende tidspunkt ikke, hvor langt vi kan sænke den – det er noget af det, vi skal teste her i living lab’et. På nuværende tidspunkt har vi et energitab på ca. 17 procent i vores net – og kan vi sænke det, er der ret markante besparelser at hente.”
Styring bygger på forbrugsdata
Traditionelt er fjernvarmesystemet dimensioneret til at kunne håndtere ”peak loads”, altså situationer, hvor der er maksimalt forbrug i bygningen. Via opsamling af data fra bygningerne får den nye blandesløjfe nøjagtig information om det reelle forbrug – ikke blot i det aktuelle tidsrum, men også i de kommende timer. I bygningerne på Fyrkildevej er der således blevet opsat sensorer i udvalgte lejligheder, der er særligt udsatte for vejrmæssig påvirkning som meget/lidt sol eller stor vindpåvirkning af endelejligheder. Derudover har partnerne data om forbruget af varmt forbrugsvand og opvarmning.
”Formålet er at gøre fjernvarmen mere behovsstyret, så den temperatur, vi sender ind i et område, svarer til det behov, der er. Vi har i Neogrid Technologies tidligere udviklet systemer til behovsstyring til enkelte bygninger, men i tilfældet her tænker vi bygningens behovsstyring sammen med hele områdets behovsstyring. Det giver os nye muligheder for fx at fordele forbruget mellem bygningerne, så forbruget ’flades ud’, og bygningerne som helhed belaster systemet mindre. Dermed sænkes kravet til fremløbstemperaturen, og varmespild og energiforbrug mindskes,” forklarer Henrik Stærmose, som er CEO i softwarevirksomheden Neogrid Technologies.
En måde at fordele forbruget på er at udnytte, at bygningerne bibeholder den indvendige varme i nogen tid, hvis man slukker for varmen – det der i fagsprog kaldes termisk lagring.
”Når mange bruger varmt vand på samme tid – fx til morgenbad – stiller det store krav til både temperatur og vandmængde i rørene. Men i det tidsrum kan vi faktisk godt slukke for varmen til rumopvarmning uden at beboerne vil bemærke det, fordi bygningerne selv holder på varmen. Dermed kan vi tage toppen af spidsbelastningen – uden at gå på kompromis med beboernes komfort,” fortæller Anders Kjeldsen, der er Energi- og Klimaspecialist hos Himmerland Boligforening. Han tilføjer, at erfaringsmæssigt kan man slukke for varmen i flere timer, uden at det kan mærkes på den målte temperatur inden i bygningerne – selvfølgelig afhængigt af årstid og vejrforhold.
Intelligente bygningsmodeller forudser forbruget
Ud over indsamlingen af data fra bygningerne er et andet vigtigt element af det aalborgensiske living lab den software og de algoritmer, der ligger bag den intelligente styring af varmesystemet. På Aalborg Universitet anvender lektor Brian Nielsen og hans kolleger på Institut for Datalogi data fra living lab’et til at udvikle termodynamiske modeller af bygninger. Disse modeller viser bl.a., hvordan den energi, der lukkes ind i bygningen, fordeler sig over tid, og anvendes til at forecaste, hvor meget energi, bygningen vil få brug for på et givent tidspunkt i fremtiden ud fra behov, vejrudsigt og bygningens egenskaber.
”Her på instituttet forsker vi meget i bedre styring af bygninger, hvor vi både tager energiforbrug og komfort i betragtning. Mange tænker, at når man skal bruge mindre energi, bliver vi nødt til at skrue ned for radiatoren, men hvis vi er dygtige til at udvikle vores modeller og styring, er der ikke nødvendigvis nogen konflikt mellem komfort og energivenlighed. Vi arbejder hele tiden på at videreudvikle de styringsalgoritmer, der skal bruges til at balancere behovet og produktionen af energi, og vi håber, at vi kan nå dertil, hvor vi kan lave nogle metoder, der kan bruges generelt, uden at vi behøver at skabe en model af hver enkelt bygning,” forklarer han og tilføjer:
”I fremtidens grønne energisystem kan vi ikke bare tænde for en kedel mere på et kraftværk, hvis det bliver koldt, og vi alle gerne vil skrue op for varmen. Derfor er vi nødt til at balancere forbruget med produktionen af bæredygtig energi – og derfor er vi også nødt til at have et energisystem, der er forbundet, så vi kan skrue ned for energiforbruget ét sted, når det stiger et andet sted. Det kræver, at forbrugerne er villige til at udvise fleksibilitet – eller at den skabes via algoritmer – og at fleksibiliteten udnyttes i styringen, som i eksemplet her fra living lab’et, hvor der kan slukkes for varmen, mens beboerne er i bad.”
Fra separate øer til ét forbundet system
Tilbage på Fyrkildevej glæder Christian Byrjalsen til at se, hvor stor besparelse det nye intelligente styringssystem kan skabe.
”Fremtidens energisystem skal tænkes på en helt ny måde, hvis vi skal nå de mål, der er sat. Tanken i et living lab som dette er, at vi bevæger os fra at sige, at vi som fjernvarmesystem er én ø, boligselskabet med sine boliger og infrastruktur er en anden, og forbrugerne er en tredje. Vi skal have alle tre dele integreret og få de enkelte dele af systemet til at snakke sammen – og i næste led, få vores del af energisystemet til at snakke sammen med fx producenterne af vedvarende energi. For kun da kan vi finde de fællesnævnere, der kan skabe den nødvendige reducering og balancering af energiforbruget, der er målet – ikke bare for vores projekt her, men for klimaet generelt,” afslutter han.