Onderzoekers van de afdeling Bouwkunde van Concordia University, Civiele en milieutechniek hebben een manier gevonden om de koolstofemissies van woningen en niet-residentiële gebouwen aanzienlijk te verminderen, en tegelijkertijd kosten te besparen.

Verwarming, koeling, en het voeden van ziekenhuizen, hotels, stadhuizen, appartementencomplexen en andere grote gebouwen die gebouwde energiesystemen delen, zorgen voor een complex en potentieel kostbaar klimaatveranderingsprobleem.

Voeg daarbij de uitdagingen van het klimaat en de grootte van Canada, vooral in het Verre Noorden, waar afgelegen gemeenschappen zich op aanzienlijke afstanden van het elektriciteitsnet bevinden.

In 2014, Canadese huizen en gebouwen droegen bijna een vijfde bij aan de totale uitstoot van broeikasgassen in Canada.

"Het voelt vaak alsof we moeten kiezen tussen onze financiële beperkingen en het gebruik van meer energie-efficiënte maatregelen, " zegt Mohammed Sameti, een PhD kandidaat in Building Engineering bij Concordia.

"Maar wat onze methode laat zien, is dat we een bepaald systeem efficiënt kunnen integreren om beide positief te beïnvloeden."

Om het totale energieverbruik te verminderen, Sameti en Fariborz Haghighat, hoogleraar bij de afdeling Bouwkunde, Civiel, en Milieutechniek en Tier 1 Concordia Onderzoeksleerstoel in Energie en Milieu, een manier ontwikkeld om de integratie van meerdere systemen in meerdere gebouwen te optimaliseren.

Ze keken naar een raster van acht woongebouwen met verschillende kenmerken, bedrijfskosten en technische beperkingen om tot een energie-efficiënt en kosteneffectief gebruikspatroon te komen. De onderzoekers gebruikten in hun simulaties hydro-aangedreven warmtepompen en koeling van het meer - die grote hoeveelheden natuurlijk koud water als koellichamen gebruikt - als hernieuwbare energiebronnen.

Na het uitvoeren van alle mogelijke variaties, het team ontdekte dat door prioriteit te geven aan de vermindering van de CO2-uitstoot, ze zouden de kosten met 75 procent kunnen verlagen en tegelijkertijd de uitstoot met 59 procent kunnen verminderen.

Echter, toen ze prioriteit gaven aan de algemene kosten, het resulteerde in een besparing van slechts 38 procent, maar de koolstofemissies waren veel hoger. "Om de kosten te optimaliseren, we moesten prioriteit geven aan systemen die fossiele brandstoffen verbranden. Deze technologieën zijn goedkoper te installeren en te gebruiken dan de modellen voor hernieuwbare energie, maar bieden geen vermindering van de uitstoot, " legt Sameti uit.

"Hernieuwbare energiebronnen die in de optimale simulatie worden gebruikt, zorgen voor een netto-nul energieverbruik door het netwerk, het wegnemen van de noodzaak om te vertrouwen op traditionele verwarmings- en koelingstechnologieën met hogere emissies, en minder stroom van het net afnemen."

Voor de noordelijke gemeenschappen van Canada, het op deze manier optimaliseren van het energieverbruik biedt de kans om technologieën te integreren die beter geschikt zijn voor hun afgelegen locaties ver van het elektriciteitsnet en de voorraden van fossiele brandstoffen.

De bevindingen van de onderzoekers werden in december gepubliceerd door het tijdschrift Toegepaste energie .

Het door Haghighat en Sameti geteste virtuele model hield rekening met meerdere hernieuwbare en niet-hernieuwbare energiebronnen.

Ze moesten ook rekening houden met problemen binnen het netwerk, bijvoorbeeld de leeftijd van gebouwen of hoe hun energieverbruik kan veranderen op verschillende tijdstippen of tijdens verschillende seizoenen.

"Vanwege de complexiteit van het probleem en het grote aantal betrokken beslissingsvariabelen, we moesten alle mogelijke variabelen uitvoeren, ’ zei Haghighat.

Ze toonden aan dat een aanzienlijke vermindering van de CO2-uitstoot mogelijk is zonder alle systemen in alle gebouwen in een netwerk te veranderen - een proces dat langzaam moet gebeuren met periodieke investeringen in nieuwe apparatuur.

Als resultaat, hun methodologie kan worden toegepast als er in de loop van de tijd wijzigingen in een systeem worden aangebracht.

Dit onderzoek heeft tot doel zowel de CO2-uitstoot als de totale kosten verder te verlagen door een optimale integratie en dimensionering van energieopslagsystemen (zowel thermisch als elektrisch) in de gemeenschap. Het uiteindelijke doel is de succesvolle optimalisatie van een net-zero energy district (nZED).

Om een ​​brede toepassing van hun methoden mogelijk te maken, Sameti en Haghighat zijn druk bezig om de toepassing ervan uit te breiden naar steeds complexere netwerken.