The Research Centre on Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities - ZEN Centre

The Research Center on Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities (FME ZEN) er et forskningssenter for miljøvennlig energi etablert av Norges forskningsråd. NTNU er vertskap og samarbeider med SINTEF og brukerpartnere om å utføre forsknings-, utviklings- og innovasjonsaktivitetene i senteret. En viktig forskningsmetodikk i senteret er å bruke pilotområder for å teste ut forskningen i tett samarbeid mellom forskningspartnere, brukerpartnere og samfunnet. Senteret har ni pilotområder fra Bærum i sør til Bodø i nord. FME ZEN har utviklet en analytisk definisjon av et nullutslippsområde, som er en samling bygninger med tilhørende infrastruktur, lokalisert innenfor et avgrenset geografisk område, som har som målsetting å redusere sine direkte og indirekte utslipp av klimagassutslipp mot netto null. Som del av ZEN-definisjonen er det utviklet og testet et antall nøkkelindikatorer (KPIer) for å estimere prestasjonen til ZEN-prosjekter. I 2023 er det utgitt definisjonsrapport versjon 4.0 (ZEN rapport 45), som er nest siste versjon i senterets levetid. For første gang er alle KPIer testet ut i et og samme pilotprosjekt, og resultatene er oppsummert i ZEN-rapport 51. Resultatene viser hvor viktig det er å ta hensyn til tidshorisonten i et ZEN-prosjekt, og gir forslag til hvilken rekkefølge nøkkelindikatorene kan benyttes. Dette arbeidet vil bidra til videreutvikling og forankring av en norsk definisjon av et nullutslippsområde. I 2023 har vi undersøkt energisparepotensialet i bygningsmassen frem mot 2030 og 2050, og hva det vil koste å utløse dette. Ved å utnytte potensialet i bygningsmassen frigjøres energi og elektrisitet som kan redusere behovet for nettutbygging og være en tilnærmet konfliktfri løsning sammenlignet med mange av alternativene. Potensialet for sparing er hele 13 TWh levert energi fra 2020 til 2030 og 40 TWh innen 2050. Imidlertid utløses ikke potensialet av seg selv og det er definert tiltakspakker som er kostnadsestimert og lønnsomhetsvurdert. Viktigste virkemidler er tilskudd, klare mål, grønne lån, samordning av ulike regelverk og fokus på trinnvis skjerping av byggteknisk forskrift (TEK). Arbeidet har vært et samarbeid med Skanska og Entreprenørforeningen – Bygg og anlegg og er oppsummert i ZEN rapport 50. I samarbeid med Multiconsult og Grønn VVS har vi undersøkt klimagassbelastning for VVS-installasjoner og gjort beregninger med utgangspunkt i Ydalir skole og barnehage. Arbeidet er oppsummert i ZEN-rapport 52. Rapporten viser at VVS står for en vesentlig andel av pilotbyggenes totale utslipp. Derfor bør VVS installasjoners klimagassbelastning beregnes, og løsningene optimaliseres. Beregningene på Ydalir viser at totalt sett for byggene, inkludert energi, utgjør det tekniske anlegget ca 16% av utslippet. Ser man kun på materialer utgjør det tekniske anlegget rundt 27%. Større energifleksibilitet kan muliggjøre et nullutslippsenergisystem basert på fornybar energi. I FME ZEN utvikler vi kunnskap, løsninger, teknologier og verktøy for design og drift av energifleksible bygninger og områder. Flere modeller og verktøy er under utvikling for å muliggjøre studier av bygningers og nabolags energilaster og hvordan vi kan modifisere dem. Verktøyet PROFet gir estimater av typisk energibehov hos bygninger, med oppløsning pr. time (lastprofil), ved å bruke en statistisk modell bygd på måledata. Verktøyet FLEXor gir estimater for fleksible lastprofiler som avviker fra typiske lastprofiler. Kilder til fleksibilitet (romoppvarming, varmtvannstanker, Elbil-lading) aktiveres for å nå et mål. For eksempel å minimere energibruk eller minimere energikostnader, som et svar på prissignaler fra nettet, slik som spotprisen for strøm påfølgende dag. PROFet (v3) og FLEXor skal ferdigstilles over de neste månedene ettersom senteret går inn i avslutningsfasen. Integrate er et verktøy som brukes i evaluering av alternative energisystemkonfigurasjoner for avgrensede områder. Verktøyet er under kontinuerlig utvikling, blant annet gjennom et grensesnitt mot PROFet-verktøyet for generering av lastprofiler til bygningsmassen innad i området. Integrate er blant annet brukt til å modellere og optimalisere energisystemet på Nyhavna i Trondheim. Verktøyet skal videreutvikles gjennom å forbedre input data, og se på effekten av forbrukerfleksibilitet og ulike forretningsmodeller i resultatene. I 2023 har vi brukt ett av pilotprosjektene som case for å oppsummere funn og læring for fremtidig bruk. I samarbeid med Statsbygg har vi tatt for oss Campus Evenstad og gått gjennom hva som er blitt gjort og hvordan dette kan formidles. Dette kan fungere som mal eller eksempel for tilsvarende oppsummering av de øvrige pilotområdene i ZEN. For å involvere brukerne i utviklingen av pilotområder har vi brukt metoden «Living Labs» for utvalgte områder i ZEN, senest for Furuset i Oslo. Metoden kan brukes i byutviklingssammenheng og erfaringer med ulike ZEN living labs skal oppsummeres for å lære fra erfaringene som har blitt gjort.

-

The Research Centre on Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities will enable the transition to a low carbon society by developing sustainable neighbourhoods with zero greenhouse gas emissions. The ZEN Centre will speed up decarbonisation of the building stock (existing and new), use more renewable energy sources and create positive synergies among the building stock, energy, ICT and mobility systems, and citizens. The Project is divided in six work packages to address the overall objective: WP1 Analytical framework for design and planning of ZEN, WP2 Policy measures, innovation and business models, WP3 Responsive and energy efficient buildings, WP4 Energy flexible neighbourhoods, WP5 Local energy system optimization within a larger system, and WP6 Pilot Projects and Living Labs. The project partners cover the entire value chain and include representatives from municipal and regional governments, property owners, developers and housing associations, consultants and architects, ICT companies, contractors, energy companies, manufacturers of materials and products and governmental organisations. The Norwegian University of Science and Technology will be the host and cooperate with the SINTEF Group and centre user partners on carrying out the research, development and innovation activities needed to develop the technologies and services necessary for zero emission neighbourhoods. The pilot projects and living labs will be main arenas for co-creation and bringing together researchers from the different work packages with building professionals, governmental agencies, energy companies, and users. The expected Centre innovations span from automatic GHG monitoring for neighbourhoods to local energy systems optimized for renewable energy availability. 20 PhD and 5 post docs will be educated from the centre. 3 international experts will be appointed as adjunct professors in the fields of smart grid, energy system modelling and manufacturing.