Om een gebouw zo energiezuinig mogelijk te maken, is data essentieel. Zeker in kantoorpanden en in de industrie kan de vraag naar warmte sterk variëren, afhankelijk van het gedrag van het personeel, het weer en de draaiende processen. Het effectief beheren van deze variabelen vereist een geavanceerd softwaresysteem dat warmtevraag en aanbod kan balanceren, terwijl het dynamisch belangrijke parameters aanpast. Schneider Electric ontwerpt dergelijke systemen. Alexandre Golisano legt aan Warmte365 uit hoe deze systemen worden gemaakt en wat de uitdagingen hierbij zijn.

Gebouwen vragen veel warmte. Als deze niet energie-efficiënt zijn ontworpen, zullen er aanpassingen moeten worden gemaakt om de energiebehoefte omlaag te brengen en de CO2-uitstoot te verminderen. "Wij streven ernaar veel waarde toe te voegen aan gebouwen, odoor meer data te verzamelen om het energieverbruik te verminderen en uiteindelijk ook de CO2-uitstoot te verlagen. Dit is een van de oplossingen die Schneider biedt, van componenten tot software,  en van schouw tot uitvoering, om een van de grote problemen van Europa aan te pakken: de bestaande gebouwen”, legt Golisano uit.

“Bij nieuwe gebouwen komen we met allerlei softwareoplossingen”, gaat Golisano verder. “Ter illustratie: een typisch groot gebouw in Europa verbruikt gemiddeld 300 megawattuur per vierkante meter. In ons vlaggenschipgebouw in Grenoble hebben we dit teruggebracht naar minder dan 80, een enorme energiebesparing. Maar dat is bij nieuwe gebouwen, waar je de beste technologieën kunt implementeren. Bij bestaande gebouwen kunnen we het energieverbruik met 30 tot 85 procent verminderen."

Het proces
Golisano legt uit hoe het elektrificeren van de warmtevraag en het instellen van een energiemanagementsysteem in zijn werk gaat bij gebouwen waarin dergelijke maatregelen nog niet zijn opgenomen. "Bij oudere gebouwen begint het vaak met het beheren van het gebouwbeheersysteem, de luchtstroom en de temperatuur. Het doel is om sensoren, kleine actuatoren en regelmechanismen in de ruimtes met moderne gebouw-management technologie te plaatsen. Door simpelweg te meten en te monitoren in de systemen instelt, kun je al tot wel 45 procent van je energie en operationele CO2 uitstoot verminderen. Dit is een basisaanpak, wat we een lichte innovatie van een gebouw zouden noemen. Als je niet monitort, kun je niet verbeteren, dus ons model begint altijd met eerst monitoren: overal sensoren plaatsen."

“Nadat we een basislijn hebben vastgesteld over enkele weken of maanden, richten we ons op verbeteringen, stuk voor stuk”, gaat Golisano verder. “Dit gebeurt vaak in fasen, omdat budgetten een rol spelen. Klanten vragen meestal om stapsgewijze projecten met een snelle terugverdientijd, vaak binnen vier tot vijf jaar. Voor lichte innovaties gaat dit snel, en de stijgende energieprijzen hebben dit proces versneld. Voor grotere renovaties, waarbij de hele elektrificatie en de gebouwschil wordt aangepakt, is de terugverdientijd langer, maar met een lichte renovatie of middelgrote aanpassingen kun je al veel bereiken."

Een van de functies waar Schneider Electric naar kijkt, is het grid-interactive building load profile. Hierbij wordt gekeken naar de mogelijkheden om zonne- en windenergie en batterijen zodanig te integreren dat er kan worden ingespeeld op de energiebehoeftes van een gebouw. Het doel is om pieken en dalen in de vraag van het net zo veel mogelijk te elimineren om uiteindelijk de vraag naar stroom constant te maken. Om dit te bereiken, moet er veel data beschikbaar zijn. De data komt niet alleen uit het meten van de vraag en het aanbod van energie, maar ook uit andere parameters, zoals hoeveel mensen er in het gebouw zijn en het herkennen van de patronen van het energieverbruik.

AI en machine learning zijn essentieel in het mogelijk maken van dit systeem. "We maken gebruik van kunstmatige intelligentie (AI) en data-analyse in al onze software. In het geval van een microgrid-systeem zit er bijvoorbeeld een ‘brein’ in dat het gebruikspatroon opmerkt, data van de locatie en het weer verwerkt en dit analyseert om inzichten te bieden. Aan de ene kant werkt het systeem zelfstandig, maar aan de andere kant geeft het je ideeën om verder te optimaliseren. Het systeem herkent trends en kan voorstellen doen, zoals het aanpassen van parameters om de efficiëntie te verhogen, energiekosten te verlagen of de CO2-voetafdruk te verbeteren", legt Golisano uit.

Uitdagingen van warmte-elektrificatie
Hoewel de voordelen van elektrificatie van warmte duidelijk zijn, stuit de sector nog op een aantal grote uitdagingen. Een van de grootste obstakels is de complexiteit van industriële warmteprocessen. Volgens Golisano is het elektrificeren van grote warmte-installaties, zoals ovens en ketels, vaak een geleidelijk proces is dat afhankelijk is van de specifieke behoeften van de klant en de beschikbaarheid van middelen. Dit vereist aanzienlijke investeringen en op maat gemaakte oplossingen, gebaseerd op de unieke behoeften van elke klant en de beschikbare middelen."Het hangt af van het type klant", aldus Golisano.

Een van de belangrijkste trends die Golisano ziet, is de groeiende rol van warmtepompen in zowel residentiële als industriële toepassingen. Hij verwacht dat deze technologieën op grote schaal zullen worden toegepast naarmate de technologie zich verder ontwikkelt en productiecapaciteit stijgt. "Ik denk dat we in de nabije toekomst een bijna verplichte toepassing van warmtepompen zullen zien, vooral in nieuwe woningen en gebouwen", zegt Golisano. "Als we onze net-zero ambitie willen bereiken, zullen dit soort technologieën essentieel zijn." Tijdens zijn break out sessie ‘De power van proceselektrificatie: op weg naar een duurzaam Nederland’ op het Recharge Earth event zal hij hier dieper op ingaan.