Để đáp ứng các yêu cầu phức tạp của hệ thống năng lượng và xây dựng trong tương lai, nhà nghiên cứu Matthias Sulzer của Empa và nhà nghiên cứu Michael Wetter của Phòng thí nghiệm Berkeley đang đề xuất một sự thay đổi mô hình trong việc quy hoạch các hệ thống như vậy: Họ kêu gọi một quy trình lập kế hoạch dựa trên mô hình và tự động hóa hơn, như đã từng làm từ lâu. thực tiễn phổ biến trong ngành công nghiệp chip máy tính và ô tô.
Cơ sở Empa mới ở Dübendorf và khu lưu trữ năng lượng nhiệt mới hoàn thành gần đây với 144 lỗ khoan là một nhà máy thí điểm trong dự án EU GOES. Mục đích của dự án là phát triển ứng dụng ban đầu cho thiết kế dựa trên nền tảng. Tín dụng: Empa
Công trình của họ xuất hiện trên Tạp chí Mô phỏng Hiệu suất Tòa nhà và Năng lượng Ứng dụng.
Nhiều quốc gia trên thế giới đã cam kết đạt được mục tiêu trung hòa khí hậu vào năm 2050. Đối với hệ thống năng lượng và xây dựng của các quốc gia này, điều này có nghĩa là sự chuyển đổi nhanh chóng từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo. Hơn nữa, sẽ có sự kết nối và tương tác lâu dài mạnh mẽ hơn nhiều giữa các lĩnh vực khác nhau và hệ thống của chúng: giữa các ngành xây dựng, di chuyển và công nghiệp cũng như giữa điện, nhiệt và nhiên liệu tổng hợp.
Một loạt các hệ thống tự động hóa và điều khiển quản lý việc sản xuất, vận chuyển, lưu trữ, chuyển đổi và sử dụng năng lượng. Đặc biệt, kho tòa nhà có thể mang lại sự linh hoạt về tải trọng lớn với khả năng quản lý theo nhu cầu, pin và khả năng lưu trữ nhiệt.
Tuy nhiên, các hệ thống tương tác như vậy đòi hỏi một cái nhìn toàn diện, có hệ thống và phải được thiết kế phù hợp sao cho mục tiêu số 0 ròng có giá cả phải chăng trong khi vẫn duy trì được an ninh nguồn cung.
Matthias Sulzer là nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Hệ thống Năng lượng Đô thị của Empa và tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley ở California. Michael Wetter là nhà nghiên cứu tại Phòng Công nghệ Xây dựng và Hệ thống Đô thị tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley.
Cả hai đều quen thuộc với các lĩnh vực năng lượng ở Thụy Sĩ, Hoa Kỳ và tiểu bang, "Do tính phức tạp và cần có tính linh hoạt của các hệ thống năng lượng trong tương lai, cũng như tính cấp bách của việc chuyển đổi chúng, các quy trình lập kế hoạch hiện tại là chưa đầy đủ."
Bất chấp những nỗ lực để vượt qua "tư duy đơn lẻ", quá trình quy hoạch xây dựng và hệ thống năng lượng vẫn được tổ chức theo nguyên tắc. Ví dụ, một kỹ sư phát triển hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) của một tòa nhà dựa trên kế hoạch của kiến trúc sư và các quy định hiện hành. Sau đó, thiết kế hệ thống được chuyển cho kỹ sư tự động hóa tòa nhà, người này sẽ cố gắng tìm giải pháp tự động hóa phù hợp cho các thông số kỹ thuật nhất định.
Sulzer giải thích: "Không có đủ sự tương tác giữa các bộ môn để thiết kế các tòa nhà hoặc cơ sở hạ tầng năng lượng dưới dạng hệ thống tổng thể. Thường chỉ giải quyết được các giao diện để chuyển giao từ bộ môn này sang bộ môn khác". đi xuống—không có cơ hội xem xét lại các cấp độ cao hơn và đưa ra các cải tiến cho toàn bộ hệ thống.
Chuyển từ lao động thủ công sang tự động hóa
Cùng với các nhà nghiên cứu từ Berkeley và Empa, Sulzer và Wetter đang ủng hộ sự thay đổi mô hình trong quy trình quy hoạch và xây dựng các hệ thống năng lượng của tòa nhà và khu vực.
Nguồn cảm hứng của họ đến từ Alberto Sangiovanni-Vincentelli, một nhà khoa học máy tính và điện tử hàng đầu tại Đại học California ở Berkeley. Công việc của ông đã góp phần đáng kể vào quá trình chuyển đổi sản xuất chip từ thiết kế và sản xuất thủ công sang các quy trình tự động hóa cao vào những năm 1980.
Một nghiên cứu chung khám phá cách thiết kế dựa trên nền tảng của Sangiovanni-Vincentelli, vốn rất quan trọng trong ngành công nghiệp chip, có thể được áp dụng vào quy hoạch hệ thống năng lượng. Các yếu tố cốt lõi của khái niệm này liên quan đến các mức độ trừu tượng khác nhau, trong đó các hệ thống được phân tích và tối ưu hóa một cách tổng thể và tương tác.
Ở mỗi cấp độ, các mô hình có thể áp dụng phổ biến nhưng có thể kết hợp riêng lẻ được tạo ra, xác định cách thức xác định và xây dựng một hệ thống.
Michael Wetter giải thích: “Trong quy hoạch các tòa nhà và hệ thống năng lượng ngày nay, các mô hình mới được tạo ra trên cơ sở từng trường hợp cụ thể để hiểu và đánh giá tốt hơn các hệ thống hiện có hoặc theo kế hoạch”. .
"Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu các mô hình không chỉ được sử dụng để hiểu cách thức hoạt động của một đối tượng mà còn trở thành thông số kỹ thuật về cách xây dựng một đối tượng? Theo cách này, các mô hình đóng vai trò là bản thiết kế xác định rõ ràng thiết kế và chức năng của hệ thống. "
Sulzer tin rằng sự thay đổi hướng tới cách tiếp cận mô hình theo định hướng kỹ thuật hơn sẽ là bước đầu tiên hướng tới một sự chuyển đổi tương tự như sự chuyển đổi mà ngành công nghiệp chip và ô tô đã trải qua vài thập kỷ trước.
"Sự thay đổi mô hình này có thể cách mạng hóa quy trình lập kế hoạch, xây dựng và vận hành của chúng tôi, đồng thời thúc đẩy quá trình số hóa và tự động hóa cần thiết để đạt được các mục tiêu khử cacbon đầy tham vọng của chúng tôi."
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
