Dansk teknologi kan gøre Jordens klima bedre

Kølemontren i supermarkedet kan arbejde meget mere effektivt og på den måde spare masser af strøm. (Foto: Colourbox)

Vi ville bruge betydeligt mindre strøm og sende væsentligt mindre CO2 ud i atmosfæren, hvis landets varme- og kølesystemer brugte energien mere effektivt.

Og det kan de komme til nu. På Aalborg Universitet har forskere som de første fundet ud af, hvordan man effektivt styrer maskinernes elforbrug, så eksempelvis Danmark vil kunne begrænse sit energiforbrug med mindst 100 GWh om året, eller hvad der svarer til energi fra langt over 10.000.000 liter olie.

»Kernen i det er at bygge en intelligens ind, så man aldrig bruger mere strøm, end man behøver. I dag er de fleste systemer indstillet til den sikre side, hvilket er godt i ekstreme situationer, men i mere typiske situationer bruger de alt for meget strøm,« fortæller professor Jakob Stoustrup, Aalborg Universitet (AAU).

Alt bliver styret af computere
Jakob Stoustrup er forskningsleder på Institut for Elektroniske Systemer, hvor forskere arbejder på at bringe CO2-forbruget ned, uden at det går ud over virksomhedernes vækst.

VIDSTE DU

Køle- og varmeområdet tegner sig for 60 procent af verdens strømforbrug.

Som et eksempel på, hvordan et kølesystem fungerer, nævner han en kølemontre i et supermarked. Kølemontren har en masse enheder, som skal give den bedste køleeffekt, for eksempel en kompressor, der suger kølemiddel ud af montren, ventiler, som åbner og lukker og oppe på taget en kondensator, hvor man sender varmen fra kølemontren ud.

Hver eneste lille komponent bliver styret af en computer, og det er et stort puslespil at få alle mekanismerne til at spille optimalt sammen. Det er først lykkes for forskere nu.

Op til 80 procent strøm bliver sparet
Forskerne fra Aalborg har udviklet matematiske modeller, som fortæller, hvordan for eksempel kølemontrerne i supermarkederne kan bruge strømmen mest effektivt. Den »modelbaserede regulering« har allerede været brugt i danske virksomheder, og resultaterne viser, at kølesystemerne kan begrænse forbruget af strøm med 25 procent ved forholdsvis simple justeringer.

Varme- ventilations- og airconditioningsystem, opstillet hos Teknologisk Institut i Taastrup. Anlægget er koblet til internettet og kan styres fra Aalborg Universitet. (Foto: AAU)

Resultatet er endnu bedre på varme-, ventilations- og air condition-systemer både i private hjem og kontorbygninger. Hos Teknologisk Institut bruger et varme- og ventilationsanlæg nu 80 procent mindre strøm på varmekredsen. Typisk vil forbedringerne dog ligge på 60 procent, skønner Jakob Stoustrup.

En positiv bivirkning ved effektiviseringen er, at maskinerne lever i længere tid og derfor ikke skal udskiftes så tit.

»Hvis man driver mange forskellige kølemontrer i et supermarked uafhængigt af hinanden, kan de komme til at genere hinanden, så kompressorerne ude i baglokalet hele tiden kører enten i max eller minimum. De tænder og slukker hele tiden, og det slider på dem. Ved at samordne dem, arbejder de mere jævnt og øger levetiden ganske betydeligt,« siger Jakob Stoustrup.

Det er især en række ph.d.-studerende, der har været drivende kræfter i at lave de modelbaserede reguleringer for henholdsvis køle- og varmesystemerne. Flere af dem er nu ansat i virksomheder inden for området.

FAKTA

Forskningen i varmesystemer er bl.a. foregået i samarbejde mellem Grundfos, Teknologisk Institut, Exhausto og Aalborg Universitet. Projektet er delvist støttet af Dansk Energi. Forskningen i kølesystemer har bl.a. været et erhvervs-ph.d.-projekt i samarbejde mellem Danfoss og Aalborg Universitet.

Tværfaglig succes
Ifølge Jakob Stoustrup er det ikke tilfældigt, at netop Aalborg Universitet har fundet en gylden løsning til at få maskinerne til bruge mindre strøm. AAU arbejder i højere grad tværfagligt end mange andre forskningsinstitutioner på området.

»Vi har bragt moderne reguleringsteori sammen med viden om kølesystemer og varmesystemer og fået den mere praktiske del ind over gennem virksomhederne. Den usædvanlige måde at arbejde på er uden tvivl en del af hemmeligheden ved de gode resultater,« mener Jakob Stoustrup.

Forbedringerne kan allerede nu blive lavet på eksisterende anlæg i hele verden, men AAU har et samarbejde med en konkret virksomhed om at sætte systemerne ind i maskinerne allerede på fabrikken. Det vil formentlig ske inden et par år.

De involverede parter vil ikke fortælle om den præcise udgift ved at installere modelbaseret regulering. Ifølge Jakob Stoustrup fører det »ikke til nogen væsentlig fordyrelse af enhederne, da det i al væsentlighed består af software«.

 

Link
Institut for Elektroniske Systemer, AAU

 

Højteknologisk, eksperimentelt kølesystem på Aalborg Universitet, sponseret af en række danske virksomheder. Det er koblet til internettet, så forskere kan lave eksperimenter uden at være fysisk til stede ved systemet.(Foto: AAU)  Regulering af køle- og varmesystemer Maskiner over hele verden kan spare strøm ved at bruge modelbaseret regulering. Modeller for henholdsvis kølesystemer og varmesystemer er udviklet af ph.d.-studerende på Automation & Control, Institut for Elektroniske Systemer, Aalborg Universitet, i samarbejde med en række private virksomheder. Den modelbaserede regulering kan både forbedre et eksisterende anlæg og sættes ind i nye systemer, så de er effektive fra start af. Kølesystemer: Kompressorer, blæsere og evt. pumper kan indstilles, så strømforbruget bliver reduceret betydeligt, afhængigt af vejr og belastning. Forsøg viser, at i en gennemsnitlig driftssituation vil man kunne spare omkring 25 procent af strømmen. Varme, ventilation og air conditioning (HVAC)-systemer: Aktive varmevekslere, blæsere og cirkulationspumper kan reguleres, så strømforbruget i varmekredsen i visse tilfælde bliver nedsat med 82 procent, vel at mærke uden brug af energimærket pumpe. En typisk HVAC-installation vil dog formentlig spare omkring 60 procent af det tidligere strømforbrug. Ud fra en undersøgelse af eksisterende systemer anslår forskerne, at den modelbaserede regulering ville kunne give en elektrisk energibesparelse på omkring 100 GWh om året alene i Danmark og alene på varmesystemerne. Hertil kommer en endnu ukendt besparelse på kølesystemerne. Ifølge Jakob Stoustrup kan den modelbaserede regulering indføres på så godt som alle typer varme- og kølesystemer i verden samt et utal af andre typer systemer. Forskningen er delvist finansieret af energiselskabernes forskningsmidler til mere energivenlig produktion og CO2-venlige produkter.