Digital twin als flexibele klimaatregelaar

Priva ECO

De energietransitie stelt onze bestaande energienetten en -infrastructuur zwaar op de proef. Utiliteitsgebouwen die steeds meer energie verbruiken en produceren spelen hier een grote rol in. Om het energiesysteem te ontlasten ontwikkelt Priva ECO een slimme klimaatregelaar voor deze gebouwen. Dit systeem kan flexibel meebewegen met de beschikbare energie door gebruik te maken van de thermische buffers van het gebouw. Deze slimme aansturing wordt gerealiseerd door gebruik te maken van een ‘digital twin’.

Normaal wordt een gebouw verwarmd en gekoeld door lucht of water dat door bijvoorbeeld luchtroosters of vloerverwarming verspreid wordt. Ook bevat een gebouw vaak luchtbehandelingssystemen, verdeelstukken, buffers en soms ook warmteterugwinsystemen die zijn aangesloten op warmte of koude producerende installaties zoals een aardgasketel of een warmtepomp op elektriciteit. “Ze vormen samen de energiestroom die door het gebouw loopt, van inkoop en opwekking tot distributie en afgifte. Samen met de zoninstraling, die gratis wordt toegevoegd, zorgen al deze componenten – als alles goed gaat – voor de gewenste temperatuur,” vertelt Frank Visscher, adviseur bij Priva ECO. “Vandaag worden dergelijke systemen nog aangestuurd op basis van een conventionele if, then, else-besturing. Deze zogenaamde stooklijnen worden vooraf geprogrammeerd op basis van een aantal logische verbanden en uitgangspunten.”

Digital twin

Dit soort aansturing heeft echter zijn beperkingen. Zo is het weinig flexibel en dynamisch en kunnen weersvoorspellingen en gebouwkenmerken maar beperkt worden meegenomen. Priva ECO gaat daarom een stap verder: van het desbetreffende gebouw wordt een digitale kopie, een ‘digital twin’ gemaakt waarin alle systemen en interacties van het gebouw tot in detail worden meegenomen. Op basis van deze ‘digital twin’, wordt met behulp van kunstmatige intelligentie (A.I.) technologie en algoritmes het energieverbruik 24 uur van tevoren voorspeld, en de optimale aansturing van de gebouwinstallaties berekend. Zo wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van het feit dat utiliteitsgebouwen vaak beschikken over grote thermische buffers, waardoor ruimtes van tevoren, op gunstigere tijdstippen, kunnen worden voorverwarmd. Deze intelligente aansturing biedt ook opties voor het flexibel aansturen van het gebouw op basis van bijvoorbeeld de day-ahead-marktprijs, of in de toekomst, de congestiemarktprijs.

Frank Visscher: “Priva ECO is als een slimme schaakcomputer voor gebouwen. Het is gericht op een optimaal gebouwklimaat en installatieperformance, en bereikt tot 40% energiebesparing. Binnen een toenemende dynamische omgeving van energiestromen, bouwgedrag en congestie- en balanceringsvraagstukken in het elektriciteitsnet, zal de slimme 'schaakcomputer' de meest optimale keuze maken om tegen zo laag mogelijke kosten het benodigde binnenklimaat te creëren. Het is een slimme oplossing voor gebouwautomatisering op basis van een digitale tweeling en A.I. technologieën die de nieuwe manier zijn om klimaatinstallaties in gebouwen, netten en Urban Sustainable Delta's te sturen.”

Onverwacht hoge besparing

Avans Hogeschool was al een tijdje op zoek naar een goed systeem om haar verwarmingsinstallaties aan te sturen. Eind 2019 besliste de school om met Priva ECO een pilotproject op te starten op de campus in Den Bosch. Het ging om een groot oppervlakte van meer dan 35.000 m2 met twee grote stookketels en 38 luchtbehandelingskasten.

Het resultaat mag gerust spectaculair genoemd worden. “Zelf hadden we verwacht dat we ongeveer 25% gingen besparen op aardgas,” zegt Sebastian van Velthoven, energiecoördinator van Avans. “Alles erboven beschouwden we als leuk meegenomen, maar uiteindelijk realiseerden we voor de eerste twee maanden van dit jaar – voor de lockdown door Covid-19 – al een besparing van bijna 40% vergeleken met dezelfde periode in 2019.”

Problemen onder de motorkap

“Bij de implementatie van Priva ECO kwamen ook een aantal pijnpunten in onze huidige installaties naar boven. Zo merkten we onder meer dat er problemen ontstonden toen we naar verwarming op lagere temperaturen wilden overschakelen. Met een aantal eenvoudige maatregelen haalden we meteen een hoger rendement uit onze installaties.”

“We zien wel vaker dat Priva ECO een suboptimale werking in bestaande installaties zichtbaar maakt,” zegt Frank Visscher. “Onze software berekent namelijk precies hoeveel energie nodig is om een ruimte op een bepaalde temperatuur te krijgen en stuurt exact dat vermogen naar de installatie. Wanneer dat niet voldoende blijkt om de kamer te verwarmen, weet je dat er ergens iets mis zit. Bij reguliere besturingen blijven dat soort zaken nog te vaak verborgen onder de motorkap. Het enige wat je kan vaststellen is een hoog verbruik.”

Cloud Energy Optimizer

Al eerder was Priva betrokken bij een project van TKI Urban Energy. Onlangs hebben ze samen met Cloud Energy Optimizer een project afgerond op het gebied van slimme klimaatregelsystemen. Hierin werd de Cloud Energy Optimizer, die draait op de algoritmes van Priva ECO toegepast op 16 verschillende gebouw-installatie combinaties en werd de marktintroductie hiervan onderzocht. Lees hier ons Project in Beeld artikel over de Cloud Energy Optimizer