Styring av ulike teknologier

Hva

Energisystemet på Evenstad styres med mål om stabil drift og god komfort for brukerne. I tillegg er det ønskelig å redusere energibruk og effekttopper, for å redusere kostnadene på Evenstad. På Evenstad har vi fått driftserfaringer fra styring av ulike teknologier i et komplekst energisystem. Alle bygningene på Evenstad er koblet til i samme SD-anlegg (system for sentral driftskontroll) og EOS-systemet (energiovervåkingssystem).

I tillegg til å benytte tradisjonelle styringsstrategier, skal også fremtidens energistyring testes ut på Evenstad. I forskningsprosjektet FME ZEN utvikles et nytt styringssystem, Model Predictive Control (MPC). MPC er en avansert metode for automatisk regulering av systemer. For å gjøre dette, bruker MPC en matematisk modell av systemet til å forutsi hva som vil skje i fremtiden. Basert på denne prognosen, genererer MPC en plan for hvordan systemet skal styres i en viss periode for å oppnå ønskede mål, for eksempel å spare energi eller strømkostnader. Det siste året har det blitt gjennomført flere små eksperimenter på Låven for å teste byggets termiske dynamikk slik at det kan lages en modell som representerer bygget, en såkalt «grey box modell». I 2023 gjennomføres det både virtuelle og felteksperimenter av MPC på Låven for å teste ut den nye styringsstrategien i praksis.

Hvorfor

Samfunnsnytte

• Ved å styre lastene på Evenstad kan man bidra til å redusere energiforbruket og dermed også CO₂-utslippene fra bygningen. Styring kan også benyttes til å redusere områdets topplast, og dermed belastningen på det omkringliggende energinettet. 
• Optimalisering av energiforbruket reduserer energikostnadene og kan føre til større fleksibilitet.
• Styringssystemet kan bidra til bedre inneklima (temperatur, belysning, luftmengder) som gir et bedre læringsmiljø for studenter og ansatte.
• Ved å delta i uttesting av MPC bidrar Evenstad til å utvikle fremtidens styringssystemer, som kan føre til økt samfunnsnytte og redusere negativ miljøpåvirkning fra bygninger i fremtiden.

På Evenstad

• Styring av energibruk og laster på Evenstad er nødvendig for å sikre god drift, og samspill i et komplekst system med forskjellige typer lokal energiproduksjon (kraftvarmeanlegget og solceller) og varierende laster.
• God styring kan redusere energikostnadene ved å optimalisere energibruken og sette strategier for energisparing.
• SD-anlegget bidrar til å opprettholde en behagelig temperatur og belysning i bygningene, noe som kan bidra til et bedre arbeids- og bomiljø for ansatte og studenter.

Energiovervåkingssystemet kan hjelpe til med å oppdage potensielle feil og problemer tidlig (feildeteksjon).

For Statsbygg

Dagens systemer har høyt kompleksitetsnivå, og krever dermed avanserte systemer for styring og kontroll. Mikronettet er satt sammen av ulike teknologier, som skal fungere på en balansert måte for å oppnå optimalt resultat. Ulike teknologier er levert av ulike leverandører som har utviklet signe egne prinsipper for styring og kontroll. For å kunne styre ulike teknologier som et helhetlig system er det behov for avanserte løsninger. Avansert styring gjør det mulig å styre komplekse systemer og oppdage feil tidlig.

Hvordan

• Alle bygninger på Evenstad er koblet på EOS-system (Entro Optima) og SD-anlegget (Sauter, skal flyttes over til GK Cloud i 2023/2024)
• Uttesting av MPC gjennomføres både virtuelt og i felt på Låven i 2022 og 2023

Hva lærte vi

• Ulike teknologier har ofte egne styringssystemer, og leverandørenes app’er og dashboards kommuniserer ikke nødvendigvis med SD-systemet på Evenstad. Dette kan føre til at enkelt installasjoner ikke styres optimalt, og i verste fall at styringssystemene motvirker hverandre.  Dette er det spesielt viktig å være bevisst på i de neste årene, ettersom stadig flere apparater og sensorer er trådløse og kommer med eget styringssystem.
• Brannmurer i Statsbyggs system gjør at man ikke ønsker/kan kombinere åpne og lukkede nett. Dette har gjort at apparater med styringssystemer på åpne nettverk ikke kan styres utenfra. Dette gjør det vanskelig å hente ut målinger, få oversikt, samt å styre optimalt.
• Et eksempel på styringsutfordringer i praksis: I forbindelse med forskning på MPC skulle Låven fjernstyres via SD-anlegget. Under denne uttestingen ble det oppdaget at enkelte rom ikke responderte på fjernstyring av innetemperaturen. Årsaken var at noen manuelt hadde skrudd av radiatorene i rommene.
• SD-anlegget er utviklet for vanlig drift, og hadde ikke innebygget funksjon for å hente ut store dataserier for energibruk til bruk i forskning. Dette måtte bestilles som en tilleggstjeneste i FME ZEN.
• Inverter + inverter kan skape problemer. Dette er et kjent problem ved flere bygninger i statsbygg. Ulike invertere kan ha forskjellige innstillinger, som gjør at de virker mot hverandre når de kobles sammen. På Evenstad ble dette erfart ved at V2G-enheten (vehicle to grid) sluttet å virke ved fuktig vær. Årsaken viste seg å være at inverteren for solcelleanlegg tillot mer lekkstrømmerenn inverteren for ladeanlegget, som tolket dette som en feil i systemet. Feilen ble fikset ved å justere på sikkerhetsparameterne i inverteren.
• Nye installasjoner kan genere en del støy, og man bør ta hensyn til dette ved innkjøp, installasjon og plassering.

Anbefalinger

• Ved bestilling av styringssystemer er det viktig å stille riktige krav til leverandør, noe som stiller krav til bestillerkompetanse.
• Flere målepunkter gir bedre muligheter for styring og energisparing i fremtiden. Det bør derfor settes opp målere på alle viktige formål og koble disse slik at de kan hentes ut fra SD-anlegg og EOS-anlegg.

Evenstad har gode erfaringer med bruk av EOS-systemet Entro Optima.