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专家视点:实现碳中和需要智能建筑

发布日期:2022-06-14 作者:网络

在应对气候变化的全球威胁时,我们的世界领导人需要采取行动,决定优先考虑哪些杠杆。在第26届联合国气候变化大会上,我们第一次用整整一天的时间来讨论全球建筑环境和建筑管理问题。它们在实现关键的气候目标方面发挥的重要作用显然正在被提上议程。


建筑占全球能源消耗的40%,温室气体排放的33%,是应对气候变化的前沿。现在有136个国家将提高建筑能效或脱碳纳入了其气候目标,即国家自主贡献(National Determined contribution),而2015年只有88个。目前已有1000多个城市签署了“城市零排放竞赛”的承诺,承诺到2050年实现净零碳排放。


虽然这些都是积极的进步,但我们没有时间,需要快速创新。根据世界经济论坛的预测,到2060年,全球建筑面积预计将翻一番,但只有3%的新建筑投资是绿色和高效的,而现有建筑的翻新率不到《巴黎协定》气候目标要求的三分之一。

  为什么数字建筑是最明智的举措


集成了新一代数字化、自动化和电气化技术的智能建筑将在帮助减少能源使用和 CO 2排放方面发挥重要作用,同时提高舒适度和生产力,以创造一个更安全、更可持续的世界。


鉴于气候挑战的艰巨性以及当今建筑环境的巨大碳强度,我们需要将我们的努力集中在能够在最短的时间内产生最大影响的地方——以实现环境目标和商业未来的保障。


与任何其他支出一样,建筑解决方案需要提供投资回报 (ROI),最重要的是更有效和高效地使用电力可以节省资金。仅供暖、通风、空调 (HVAC) 和照明就可以占到普通商业建筑能耗的 50%。


智能建筑使用互连技术来提高能源管理、用水、空调、访问、自动化和照明等关键指标的性能。基于云的可互操作平台允许照明、供暖和通风系统相互无缝集成。


有了设施如何和何时使用的结果数据,以及建筑运行的效率和有效性,管理者可以主动减少能源使用和排放,创造更安全、更高效的工作环境,并降低成本。通过使用这些数字创新,有可能减少30% - 50%的能源使用。


智能的数字技术可以使老化的建筑存量重新焕发生机,并使其脱碳。人工智能系统优化建筑周围智能物联网(IoT)设备收集的数据,而非接触式界面在Covid-19之后改善了卫生。智能传感器可以根据用户喜好调节光线、空气质量和温度。


数字化是智能建筑革命的关键推动因素,实现了“主动效率”,这一术语用于描述通过将传统能效措施与数字技术相结合来优化能源使用。体现在“智能”设备中的数字化解决方案可以积极减少能源使用和排放,创造更合理的工作空间,甚至自动化需求响应,这意味着建筑可以灵活地适应可再生能源发电的高峰和低谷。

  ABB德国零排放工厂


数字化正在使碳中和建筑成为现实,并使用我们自己的设施作为试验台,我们致力于支持我们的客户实现他们自己的碳减排目标并创造未来的可持续建筑。无论是新开发项目还是现有工厂的改造,我们都创建了可复制、可扩展且可盈利的技术蓝图,可与全球第三方解决方案集成。


我们位于德国 Lüdenscheid的生产工厂生产电气安装产品,是能源转型成功的真实例子。在这种情况下,使用我们的可扩展能源管理系统。通过将节能技术部署到一个数字联网和可控的智能系统中,我们已将制造设施转变为碳中和的生产基地。


Lüdenscheid 由大约 7.300m 2的屋顶光伏板供电,在阳光明媚的日子里,这些光伏板完全可以满足该工厂的用电需求。该系统每年将提供约 1.100 兆瓦时的气候中和太阳能,大致相当于 340 个私人家庭的需求。


使用该站点的热电联产发电厂,其能源效率是传统燃煤发电厂的两倍,Lüdenscheid 可以产生比所需能量多 14% 的能量,并将剩余的能量卖回电网。当现场解决方案无法满足需求高峰时,将提供额外的绿色能源,确保 100% 的 碳中和生产。

能源管理技术是 Lüdenscheid 整个系统的核心。其在很大程度上自主运行,提供对能源生产、消耗和储存的持续监控和最佳控制。学习系统根据预测数据计算最佳能量流,并实时补偿偏差。

我们还集成了输出功率为 200kW、容量为 275kWh 的电池储能系统、免费使用的电动汽车 (EV) 充电点和智能开关设备,以增强能量分配。

截至 2019 年,该太阳能发电厂已发电 721.980 千瓦时,这相当于在运营的前五个月减少了 340 吨的碳排放。最终,Lüdenscheid 的旗舰站点预计每年总共可节省约 630 吨 CO 2 。

  北京工业脱碳案例

在Lüdenscheid的概念验证模型的基础上,我们于2019年推出了“零目标任务”——一个可复制和可扩展的技术蓝图,可以与第三方解决方案集成。该项目帮助建筑跟随该设施的脚步,使用集成数字解决方案和低压开关柜变得更智能、更安全、更可持续。

我们位于中国北京的24000平方米的生产基地就是成功蓝图的证明。通过技术创新和可再生能源整合,这家拥有600多名生产低压产品员工的工厂每年减少了5909吨的二氧化碳排放,每年节约能源610兆瓦时,约51000美元。

智能能源管理技术用于将所有设备连接到基于云的配电控制系统,使用大数据和人工智能进行监控、优化和维护预测。然后楼宇控制系统优化照明、百叶窗、供暖、通风、安全和其他设备的控制。

除了利用数字和智能能源解决方案外,LED 照明、电动汽车 (EV) 充电、太阳能发电和可再生能源集成还进一步减少了对环境的影响。

好处是实实在在的。从1400盏荧光灯切换到led灯,使照明效率提高了80%。一种新的屋顶光伏系统通过每年提供约420兆瓦时的电力,帮助减少400公吨的温室气体排放,足以为近6.9万户家庭提供一年的电力。

与Lüdenscheid一样,这家北京工厂也有电动汽车充电设施,为员工长时间停放的车辆配备了两个交流电和一个直流电充电点。该生产基地已于 2019 年获得 ISO 50001 认证,并于 2020 年获得国家绿色工厂认证,目前正致力于绿色电力认证。

  实现我们的净零目标

正如第26届联合国气候变化大会对建筑和施工的关注所证明的那样,如果世界要在2019冠状病毒病大流行后成功地实现脱碳和净零排放,同时创造更安全、更灵活和更有生产力的工作空间,对建筑进行革命性改革是一个优先事项。

采用数字化、电气化和自动化技术的新一代智能建筑是大幅减少二氧化碳排放的关键。现在,行业的责任在于与建筑行业和专业技术供应商密切合作,实施可扩展的解决方案,可应用于世界各地的制造设施、住宅、城市和工业,以减少他们的环境足迹。

我们工厂的成功意味着其他商业建筑可以受益于这个系统的经过检验的优势,该系统的所有组件都是数字化网络化和可控的,提高了能源效率、可持续性和资源节约,为工业和其他领域真正的零排放铺平了道路。

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