Data speelt een cruciale rol bij het besparen op en in gebouwen. Heb je grip op de data, dan kun je het potentieel aan energiebesparingen bepalen en ontsluiten. Maar hoe krijg je grip op die data, en welke rol speelt Artificial Intelligence hierbij?
De Europese Unie heeft bepaald dat alle nieuwe gebouwen vanaf 2030 emissievrij moeten zijn en dat alle bestaande gebouwen in 2050 zijn omgevormd tot emissievrije gebouwen. Een torenhoge ambitie. Voor we zover zijn moet er dan ook het nodige gebeuren. Allereerst moeten we toe naar een totale digitalisering van de (kantoor)gebouwen. Al in 2030 moeten alle gebouwen smart ready zijn zodat het energieverbruik en de CO2-reductie kan worden gemeten en gemonitord.
Momenteel valt slechts 3% van de gebouwen onder de noemer smart building. Er is dus nog een lange weg te gaan. Gelukkig wordt het belang van het slim maken van gebouwen door ontwikkelaars, adviseurs en gebouwbeheerders steeds meer herkend en erkend. En toch gaat het nog te vaak mis. Simpelweg omdat er teveel verschillende slimme componenten worden toegepast. Het gevolg is dat een gebouw verschillende datalagen krijgt die niet met elkaar communiceren. Het integrale verhaal ontbreekt. Het is dan ook van groot belang dat alle data die uit een gebouw komt, verzameld wordt in één IT-infrastructuur.
Inzichten distilleren
Wanneer alle data samenkomt in één IT-platform en toegankelijk wordt gemaakt voor alle stakeholders kunnen er inzichten worden gedistilleerd. Met die gebouwdata kunnen eigenaren, gebouwbeheerders en stakeholders het vastgoed efficiënter en energiezuiniger maken. Een volgende stap kan daarna zijn om met behulp van big data en Artificial Intelligence (AI) hele kantoorgebieden te verduurzamen. TNO doet hier al enkele jaren onderzoek naar, onder andere in het project Talking Buildings (zie kader).
Volgens Wico Mulder, TNO expert op het gebied van data en AI, kunnen bestaande gebouwen fors zuiniger met energie omspringen als we ze leren communiceren. Zowel met elkaar, als met ons. Algoritmes zijn hierbij volgens hem niet dé oplossing, maar ze kunnen ons wel aan het denken zetten. ‘We moeten niet alleen nadenken over data, maar vooral over de samenwerking tussen mens en machine. Daar liggen hele mooie kansen.’
‘We kunnen gebouwen wel volhangen met sensoren, maar daarmee hebben we nog geen slimme gebouwen.’
Bestuurlijk perspectief
Om de energietransitie te versnellen is het volgens Mulder noodzakelijk om de technologie rond AI verder te ontwikkelen en breder toe te passen. Hierbij moet niet per gebouw worden gekeken, maar per wijk of zelfs per stad. ‘We moeten echt vanuit bestuurlijk perspectief naar de uitdaging kijken. Dus niet telkens opnieuw losse gebouwen energiezuiniger maken, maar uitzoomen en kijken hoe gebouwen binnen een wijk of stad kunnen interacteren.’
Alleen door data te delen en samen te werken kunnen we gebouwen op een efficiënte manier energiezuiniger maken, stelt Mulder. ‘We kunnen gebouwen wel volhangen met sensoren, maar daarmee hebben we nog geen slimme gebouwen. Pas als je alle data bij elkaar brengt en bronnen aan elkaar knoopt, kun je echt stappen zetten. Dan kun je monitoren, terugkijken en daar met behulp van AI van leren. Vervolgens kun je dan het systeem aanpassen en het systeem lerend maken. Maar dan is het wel belangrijk dat je allemaal dezelfde taal spreekt.’
Elektriciteitsnet ontlasten
Echt slimme gebouwen leren volgens Mulder de voorkeuren van gebruikers kennen en stemmen de energievoorziening hierop af. Vervolgens moeten gebouwen onderling gaan communiceren en onderling de energiebehoeftes afstemmen. ‘Zo kunnen we het elektriciteitsnet ontlasten, mét behoud van comfort. Maar dan is het wel belangrijk dat we kijken naar andere, soortgelijke gebouwen. Dat we kijken naar het gedrag van de gebruikers en dat we het beleid hierop aanpassen. Die stap zien we nu nog niet bij de huidige slimme gebouwen. Het is dan ook zaak dat we hier met elkaar meer en beter over nadenken.’
Digital twin
Een goede manier om snel stappen te zetten met het energiezuinig maken van gebouwen is door gebruik te maken van een digital twin, een digitale kopie van een gebouw waarmee je kunt interacteren. Deze digital twin of software agent kun je vervolgens laten werken met de data die je in een gebouw verzamelt. Zo ontstaat er een virtuele wereld die leert van de echte wereld.
‘Met een digitale kopie van de data van een gebouw kun je verschillende scenario’s uitwerken voor toekomstige ontwikkelingen of keuzes.’
Met een digital twin zijn volgens Guido Bartelink van ACS energiebesparingen te realiseren van 30 tot 50%. En dat op zeer korte termijn. ‘Voor een gemiddeld gebouw duurt het twee tot drie dagen om een digital twin te maken. We sluiten hiervoor met een Smartbase alle aanwezige installaties en sensoren in een gebouw aan op ons softwareplatform Climatics. Climatics maakt vervolgens een digitale kopie van de installaties, verzamelt data en geeft real time waarden weer. Hiermee heb je als gebouwbeheerder veel meer grip op de installaties. Deze zijn daardoor efficiënter in te regelen.’
Optimaal monitoren
Op termijn biedt een digital twin inzicht in de prestaties van een gebouw en hoe installaties al dan niet interacteren. Als er ergens iets fout gaat, is dat met de digital twin snel te achterhalen. Hier kun je vervolgens op sturen. Bartelink: ‘Met een digital twin kun je een gebouw optimaal monitoren en vervolgens de installaties en het gebruik optimaliseren. Je kunt verschillende scenario’s uitwerken, rekening houdend met de toekomstige bezetting en de weersvoorspellingen. Daarmee kun je beter sturen op zaken als gezondheid, comfort en energieverbruik.’
Besparen op de energiekosten is volgens Bartelink makkelijk te realiseren als je eenmaal over de juiste data beschikt. ‘Je betaalt een vast bedrag voor je energieaansluiting gebaseerd op het maximale verbruik. Als je dit maximale verbruik omlaag kunt brengen ga je minder betalen. Dat kan soms duizend tot tienduizend euro per maand schelen.’ En ook het verminderen van het energieverbruik hoeft volgens Bartelink niet heel ingewikkeld te zijn. ‘Liften zijn enorme energieslurpers. Als je de liften 20% minder snel laat lopen, dan scheelt dat enorm veel energie. Zo kun je met een simpele oplossing al veel resultaat halen.’
Piekstroom voorkomen
Toch moeten we volgens Bartelink niet alleen kijken naar het verlagen van het energieverbruik, maar ook naar de kosten die we betalen voor de energie. ‘Piekstroom om zeven uur ’s ochtends kost ongeveer het dubbele van de stroom om tien uur. Als je een beetje kunt schuiven in het verbruik, kun je dus al fors besparen. Je gebruikt dan niet minder energie, maar je betaalt wel minder.’
De oplossing voor een lagere energienota zit dus voor een belangrijk deel in het optimaliseren van je energiestroom. Hoe beter je hierop stuurt, hoe lager de rekening. Slimme batterijsystemen kunnen hierbij uitkomst bieden. Door het bufferen van energie verlaag je immers het gebruik van piekstroom en je verhoogt tegelijkertijd de effectiviteit van de pv-panelen.
Data gestuurd werken
Volgens Vincent Ruijter, directeur van iwell, is de uitdaging waar we nu voor staan om vastgoed, energie en data bij elkaar te brengen. ‘Als we die drie elementen aan elkaar koppelen, kunnen we veel meer gebouwen slim maken. Door data gestuurd te werken en slimme batterijsystemen toe te passen in grote gebouwen kunnen we de energiestroom optimaliseren en netcongestie tegengaan. Heel belangrijk nu het stroomnet mede door de energietransitie overbelast raakt.’
‘Wie niet stuurt op energiestromen is overgeleverd aan de politiek en het weer.’
Wie nog niet stuurt op energiestromen is volgens Ruijter overgeleverd aan de politiek en het weer. Maar zijn bedrijf biedt uitkomst. ‘Wij ontwikkelen en leveren slimme batterijsystemen met software om de energiestromen te optimaliseren. Zo helpen we onze klanten het energieverbruik in beeld te brengen. We brengen zowel het verbruiksprofiel als het opwekprofiel in beeld en kijken of er een mismatch is daartussen. Vervolgens kijken we hoe we dit kunnen optimaliseren.’
Hart van energiesysteem
De slimme batterij vormt als het ware het hart van het nieuwe energiesysteem. ‘Hiermee kun je de pieken uit het stroomverbruik halen en optimaal profiteren van de zonne-energie. Zo verbruik je zo veel mogelijk duurzame energie en belast je het elektriciteitsnet zo min mogelijk, simpelweg door beter te sturen op het verbruik.’
Volgens Ruijter kan een relatief kleine batterij al een groot verschil maken. ‘De valkuil is om dit weer op de ouderwetse manier aan te pakken en voor grote installaties en grote batterijen te kiezen. Dat is in de meeste gevallen helemaal niet nodig. Het is vooral belangrijk om voor een slim batterijsysteem te kiezen die de piekmomenten in het stroomverbruik eruit haalt. Deze systemen hoeven niet veel te kosten en hebben een gemiddelde terugverdientijd van twee jaar.’
Communiceren met buren
De volgende uitdaging wordt om met behulp van slimme batterijsystemen het energieverbruik tussen gebouwen te optimaliseren. Ruijter: ‘We hebben een enorm goed elektriciteitsnet in Nederland. Daar moeten we slimmer gebruik van maken door beter met onze buren te communiceren. Als we dat op een goede manier inrichten, dan kunnen we energie lokaal opwekken, uitwisselen en gebruiken. Alleen op de echte piekmomenten hoeven we dan nog terug te vallen op het elektriciteitsnet.’
Talking Buildings
In het project ‘Talking Buildings’ doet TNO onderzoek naar mogelijkheden van energiemanagementsystemen die gebouwen en mensen met elkaar laten samenwerken. In het project kijkt TNO samen met het Groningse bedrijf AIMZ naar toepassingen van kunstmatige intelligentie ten behoeve van het versnellen van de energietransitie.
Stip op de horizon is een situatie waarin alle gebouwen in een wijk of buurt met behulp van Artificial Intelligence (AI) met elkaar en met de gebruikers en beleidsmakers communiceren. Voor het zover is willen TNO en AIMZ met digitalisering en AI de communicatie binnen gebouwen op gang brengen. Zowel de communicatie tussen de technische elementen onderling als de communicatie met de gebruikers. Gebouwen leren dan de voorkeuren van de gebruikers kennen en kunnen de energievoorziening daarop afstemmen.AIMZ biedt plug and play oplossingen waarmee gebouwen slimmer gemaakt kunnen worden zonder dat er aanpassingen aan het gebouwbeheersysteem nodig zijn. Samen met TNO onderzoekt het bedrijf hoe ze deze techniek verder kunnen ontwikkelen en opschalen. Het ultieme doel is te komen tot slimme klimaatneutrale energiesystemen waarin lokale oplossingen vraag en aanbod op elkaar afstemmen.