Budynki są integralną częścią naszego życia. Nie tylko zapewniają nam wyżywienie i schronienie, ale są wyrazem naszej kultury. Ponieważ świat zmierza w kierunku zrównoważonego rozwoju i niezależności energetycznej, również architektura budynków zaczyna się zmieniać, aby uwzględnić te wartości. Coraz częściej spotykamy się z budynkami typu net-zero i systemami oceny zielonych budynków, takimi jak Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) czy Polskie Stowarzyszenie Budownictwa Ekologicznego (PLGBC) w ramach Project SMARTER Finance. Równolegle, budynki komercyjne i domy stają się coraz bardziej inteligentne. Otwiera to drogę do bardziej efektywnego zarządzania energią.

Jednym ze sposobów lepszego zarządzania energią jest projektowanie budynków, które wymagają mniej energii, na przykład poprzez zastosowanie technik pasywnej wentylacji, pasywnej energii słonecznej, podwójnych/potrójnych szyb i materiałów o dużej pojemności termicznej, tak aby zapotrzebowanie na jednostki HVAC było zredukowane, a czasami nawet wyeliminowane. Istnieje wiele innych obszarów, w których projekty budynków mogą zmniejszyć wymagania energetyczne budynku, od energooszczędnego oświetlenia, pasywnego oświetlenia, oszczędzania wody i innych. Jednak bez względu na to, jak bardzo dom lub budynek komercyjny jest w stanie zmniejszyć swoje wymagania energetyczne, prawie niemożliwe jest całkowite wyeliminowanie zapotrzebowania na energię. Ale budynek może stać się swoim własnym generatorem energii.
Jednym z najbardziej obiecujących aspektów energii słonecznej, w porównaniu do innych rodzajów energii odnawialnej, jest to, że została ona zaprojektowana jako rozproszone źródło energii. Prawie każdy, kto ma dach, może zainstalować swój własny system wytwarzania energii. To naprawdę oddaje władzę w ręce ludzi. Dla budynków komercyjnych z dużymi dachami, jak również domów, dodanie systemu fotowoltaicznego (PV) może być doskonałym sposobem na wyprodukowanie ilości energii, która jest zużywana na miejscu. Jednak w przypadku wysokich biurowców i apartamentowców może to być trudniejsze. Na przykład, Uniwersytet Techniczny w Wiedniu (TU Wien), w ramach swojej inicjatywy zielonego budownictwa, odnowił swój dawny budynek chemii, mając na celu stanie się pierwszym komercyjnym wieżowcem plus energetycznym. Był to ambitny cel, ponieważ wieżowce stanowią szczególne wyzwanie dla instalacji fotowoltaicznych w celu zaspokojenia zapotrzebowania na energię, ponieważ powierzchnia dachów jest ograniczona w porównaniu do zużycia energii. Aby sprostać temu wyzwaniu, konieczne było innowacyjne planowanie projektu i stworzenie systemu zintegrowanego z budynkiem. Wykorzystanie elastyczności projektowej SolarEdge miało zasadnicze znaczenie dla zwiększenia produkcji i wielkości systemu, umożliwiając pokrycie całej powierzchni budynku modułami słonecznymi, przy jednoczesnej optymalizacji każdego pojedynczego panelu. W momencie ukończenia budowy system był uważany za największą w Austrii instalację zintegrowanej fotowoltaiki, a bezpośrednie korzyści dla środowiska wynikające z zastosowania systemu PV obliczono na >54 000 kg zaoszczędzonych emisji CO2, co odpowiada prawie 200 zasadzonym drzewom lub prawie 420 000 żarówek zasilanych przez jeden dzień.
Dodanie energii słonecznej do bilansu energetycznego budynku jest kluczowym aspektem w zwiększaniu niezależności energetycznej budynku, jednak jest to tylko pierwszy krok. Następnym krokiem jest poprawa zarządzania tą energią w celu zwiększenia samokonsumpcji. Wynika to z faktu, że zużycie energii nie zawsze pokrywa się z jej generowaniem przez system PV. W związku z tym istnieją dwa sposoby zarządzania energią, które pozwalają przezwyciężyć tę niespójność. Pierwsza technika to magazynowanie energii, a druga to przesunięcie zużycia. Magazynowanie energii jest istotną częścią inteligentnego zarządzania energią, ponieważ przechowuje energię w momencie jej wytworzenia w celu późniejszego zużycia, zamiast ograniczać produkcję energii lub dostarczać ją do sieci. W systemach PV plus magazynowanie energii, falownik jest odpowiedzialny za zarządzanie wzorcami ładowania i rozładowywania akumulatorów w celu zaspokojenia potrzeb konsumpcyjnych i zmniejszenia ilości energii kupowanej z sieci. Poniższy wykres pokazuje, w jaki sposób magazynowanie energii jest w stanie zwiększyć samokonsumpcję i niezależność energetyczną.
Typowa produkcja PV w budynkach mieszkalnych z akumulatorem
Przesunięcie zużycia energii jest kolejną formą zarządzania energią, która może również zwiększyć samokonsumpcję. Technika ta łączy technologię inteligentnych budynków z energią fotowoltaiczną. Łącząc te dwie technologie, inteligentne rozwiązania w zakresie zarządzania energią mogą automatycznie wykorzystywać nadwyżkę mocy systemu PV w celu zwiększenia wykorzystania energii słonecznej, obniżenia rachunków za energię elektryczną, zwiększenia niezależności energetycznej i zapewnienia większej wygody. Urządzenia i sprzęty, takie jak grzałki zanurzeniowe, oświetlenie, wentylatory i pompy basenowe, mogą być sterowane za pomocą inteligentnych rozwiązań zarządzania energią, które obejmują przełączniki AC z licznikiem i gniazda wtykowe z licznikiem oraz wyłączniki stykowe. W przypadku sterownika grzałki, nadmiar energii PV może być skierowany na ogrzewanie wody, co jest tanią formą magazynowania energii. Pozostałe urządzenia umożliwiają zdalne sterowanie urządzeniami, takimi jak pompy basenowe, wentylatory, chłodnie, termostaty i oświetlenie, oraz ich wykorzystanie w czasie wysokiej produkcji PV w celu zwiększenia konsumpcji własnej.
Typowa produkcja fotowoltaiczna i zużycie energii w budynkach mieszkalnych
Oprócz zwiększenia niezależności energetycznej, inteligentne zarządzanie energią pozwala na uproszczenie obsługi użytkownika, gdy jest połączone w jedną zintegrowaną platformę zarządzania i monitorowania energii. Umożliwia to usprawnienie procesu zarządzania inteligentną energią i budynkiem w celu zmniejszenia kosztów O&M. W miarę postępu technologicznego, będziemy nadal dostrzegać więcej możliwości dalszej integracji w celu zwiększenia efektywności energetycznej budynków. Na przykład, prognozowanie pogody i irradiancji zintegrowane z systemami zarządzania energią może pomóc w bardziej efektywnym planowaniu ogrzewania budynku lub spersonalizowanych profili i kontroli termostatów, które mogą pomóc w zwiększeniu komfortu bez dodatkowych zasobów. Połączenie tego typu technologii z projektami architektonicznymi może pomóc naszym budynkom istnieć w lepszej harmonii z ich otoczeniem i środowiskiem.
Frank Bakker, Kierownik Produktu - Inteligentne Zarządzanie Energią w SolarEdge