Zmniejszenie zużycia energii dzięki automatyzacji i AI w obiektach biurowych i magazynowych

Osiągnięcie efektywności energetycznej to proces

Nie da się skutecznie zarządzać energią, jeśli się jej nie mierzy. To podstawowa zasada, od której powinien zaczynać każdy projekt optymalizacji zużycia energii w obiekcie technicznym. 

Szerokie stosowanie liczników przede wszystkim na największych odbiornikach – HVAC, oświetleniu, systemach technologicznych daje pełny obraz tego, gdzie i ile energii jest zużywane. Dopiero na tej podstawie możliwe jest zbudowanie modelu zużycia energii i zidentyfikowanie obszarów o największym potencjale oszczędności. To pozwala zaplanować pilotażowe działania. 

Efektywność energetyczna opiera się nie tylko na technologii, lecz także na właściwej metodyce. Nowoczesne rozwiązania same w sobie nie gwarantują oszczędności – potrzebne są pomiary, analizy i jasno określone procedury. Kluczową rolę odgrywają kompetentne zespoły, które potrafią interpretować dane, wdrażać zmiany i kontrolować ich skuteczność. To z kolei wymaga szkoleń, dostępu do specjalistycznej wiedzy oraz praktycznego doświadczenia zdobywanego w różnorodnych projektach.

– Każdy obiekt funkcjonuje inaczej, a rzeczywiste zużycie energii często odbiega od założeń projektowych. Dlatego nawet najlepszy system wymaga dostrojenia do warunków eksploatacji. Kluczem jest koncentracja na tych instalacjach, które pracują najdłużej i pobierają najwięcej energii – to one kryją największy potencjał oszczędności. Takie podejście, krok po kroku zawężające obszar analizy, pozwala szybko uzyskać wymierne efekty i zapewnia możliwie najwyższy zwrot z inwestycji – mówi Grzegorz Pióro, Technical Development Manager w SPIE Building Solutions.

Wg eksperta optymalizacja systemów nie jest jednorazową inwestycją, ale procesem z precyzyjnie określonymi następującymi po sobie etapami: pomiar → analiza → modelowanie → pilotaż → weryfikacja efektów → korekta → wdrożenie w pełnej skali → powrót do pomiaru.

Automatyzacja i AI pomagają zmniejszyć zużycie energii

Automatyzacja i sztuczna inteligencja stają się coraz ważniejszym elementem zarządzania energią w budynkach. Dzisiejsze systemy nie tylko rejestrują dane, ale również je interpretują, wychwytują nieprawidłowości i podejmują decyzje w czasie rzeczywistym – na przykład automatycznie korygując harmonogramy pracy HVAC czy oświetlenia. To kierunek, który należy traktować jako standard. Inwestorzy i projektanci powinni zakładać obecność rozbudowanych systemów pomiarowo-analitycznych w każdym nowoczesnym obiekcie. 

Coraz częściej wykorzystuje się inteligentne systemy BMS wspierane przez AI. Uczą się one specyfiki budynku, w tym jego bezwładności cieplnej i dzięki integracji z prognozami pogody potrafią wyprzedzająco regulować parametry HVAC, aby uniknąć przegrzewania czy przechładzania pomieszczeń. Takie predykcyjne sterowanie nie tylko poprawia komfort użytkowników, ale również obniża szczytowe zapotrzebowanie na energię. Przykładem jest wykorzystanie chłodniejszych warunków nocnych – system intensyfikuje wentylację nocą, co pozwala schłodzić budynek taniej i efektywniej niż w dzień, gdy agregaty chłodnicze zużywają znacznie więcej energii. 

– To przykład inteligentnego wykorzystania bezwładności cieplnej budynku i jeden z filarów nowoczesnej efektywności energetycznej. W kolejnych latach systemy BMS będą coraz mocniej powiązane z dynamicznymi cenami energii. Dzięki temu budynki będą mogły elastycznie dostosowywać swoje zużycie – pobierając energię w godzinach, gdy jest najtańsza i ograniczając je w okresach największego obciążenia sieci. Pozwoli to istotnie zmniejszyć koszty operacyjne, zwiększyć udział odnawialnych źródeł w miksie energetycznym i wesprzeć stabilność całego systemu energetycznego – ocenia Grzegorz Pióro.

Systemy, które mogą dać największe oszczędności

Największe pole do oszczędności daje analiza i kalibracja systemów wentylacji i klimatyzacji (HVAC) oraz oświetlenie, które często pracuje tam, gdzie nie jest to konieczne lub ma zbyt duże natężenie. System automatyki budynkowej (BMS) jest kolejny na liście. Duży potencjał mają także systemy chłodzenia (chillery, agregaty). Naturalnie także systemy grzewcze (kotłownie, wymienniki, nagrzewnice) również pobierają dużo energii.

– Przykłady urządzeń do weryfikacji to np. serwerownie czy kuchnie technologiczne, sprężarki i systemy sprężonego powietrza. Również pompy i systemy obiegowe (c.o., c.w.u., chłód technologiczny) są potencjalnym źródłem zbyt dużego zużycia energii. Do listy dodać warto inne urządzenia pomocnicze pracujące w trybie 24/7 (UPS, wentylatory, rekuperatory) – mówi Grzegorz Pióro.

Optymalizacja systemu wentylacji zwraca się nawet po kilku miesiącach

Doprowadzenie powietrza zewnętrznego do parametrów wymaganych wewnątrz hali wiąże się z dużym zużyciem energii. W zimie potrzebne jest wydajne ogrzewanie, a latem chłodzenie. Dlatego istotnym rozwiązaniem jest częściowe wykorzystanie powietrza już znajdującego się w budynku, czyli recyrkulacja. Dzięki niej można znacząco zmniejszyć zapotrzebowanie energetyczne, przy jednoczesnym zachowaniu właściwej jakości powietrza. 

– W jednym z obiektów wprowadziliśmy automatyczną regulację przy stężeniu progowym 600 ppm CO₂, co zapewnia komfort i bezpieczeństwo użytkowników. Dla porównania: powietrze zewnętrzne zawiera ok. 400 ppm CO₂, a dopuszczalna granica dla dobrej jakości powietrza w pomieszczeniach wynosi 1 000 ppm. W jednym z projektów – w centrum dystrybucyjnym o powierzchni 100 tys. m² – wdrożyliśmy recyrkulację wraz z wymianą sterowników central wentylacyjnych na urządzenia analizujące dane z czujników CO₂. Pozwoliło to znacząco ograniczyć zużycie energii przy zachowaniu pełnego komfortu pracy – mówi Grzegorz Pióro.

Według eksperta dało to spadek z 130 MWh do 112 MWh miesięcznie w jednej strefie, czyli 15% zużycia energii. Przy koszcie inwestycji 400 000 zł dla czterech stref, zwrot kosztów nastąpił po zaledwie ośmiu miesiącach. W tym projekcie po optymalizacji oświetlenia, dzięki wymianie sterowania na nowe zarządzane przez aplikację mobilną oraz relokacji 7000 czujników ruchu, udało się zredukować zużycie energii o 45,3%, a inwestycja zwróciła się już po 2,5 miesiąca. 

Jakie działania warto podjąć?

Ekspert wymienia działania, które w jednym z realizowanych projektów w pierwszym miesiącu po wprowadzeniu zmian, dały redukcję zużycia energii w obiekcie o 494 MWh. To dało oszczędność na poziomie 230 000 zł miesięcznie przy cenie energii netto 470 zł/MWh:

• wprowadzenie harmonogramów pracy central wentylacyjnych oraz pomp ciepła; 
• zmiana trybów pracy central wentylacyjnych; 
• zmiana trybów pracy regulatorów; 
• zablokowanie zadajników w pomieszczeniach (możliwość sterowania klimatyzacją w ograniczonym zakresie temperatur); 
• podwyższenie latem temperatury zadanej w hali oraz w budynku biurowym (w okresie zimowym obniżenie temperatury); 
• obniżenie natężenia oświetlenia w alejkach i pomiędzy regałami (przy zachowaniu zgodności z przepisami BHP), 
• skrócenie czasu działania oświetlenia w alejkach, 
• wyłączanie oświetlenia wewnętrznego podczas zmian nieprodukcyjnych, 
• ograniczenie oświetlenia zewnętrznego podczas zmian nieprodukcyjnych.

Po I etapie zaplanowano dalsze działania m.in. zmianę sposobu sterowania central wentylacyjnych, wprowadzenie harmonogramów oświetlenia w kilku strefach, wprowadzenie czujników zmierzchu czy zmianę lokalizacji czujników ruchu. To przyniosło kolejne oszczędności.

mat. SPIE