Elektrifisering og energioptimalisering

Byggebransjen er en av de største energiforbrukerne globalt, da drift av bygninger utgjør 30 % av det samlede energiforbruket. Ca. 40% av denne energien brukes til oppvarming, ventilasjon og luftbehandling, og resten brukes til belysning, utstyr, heiser og rulletrapper med mer. I 2022 utgjorde driften av bygninger 27 % av de globale CO₂,-utslippene, 9,8 Gt CO₂ ^(8). For å binde så mye CO₂-utslipp ville vi trenge en skog på størrelse med Kina.

Den gode nyheten er at bygninger nå går over til fornybare energikilder og elektrisitet, og dette muliggjør langsiktig redusert karbonutslipp hvis strømproduksjonen er fullstendig avkarbonisert. Den dårlige nyheten er at i absolutte tall har bruken av fossilt brensel i bygninger økt med en gjennomsnittlig årlig vekstrate på 0,5 % siden 2010 ^(8). Den viktigste drivkraften bak denne veksten er en økning i det globale gulvarealet, som har vokst raskere enn energiintensiteten (energiforbruket per gulvareal) har sunket. En annen faktor er økt bruk av romkjøling. Energiforbruk til romkjøling er mer enn tredoblet siden 1990. Det finnes også en multiplikatoreffekt, ettersom mer enn halvparten av alle gulvflateutvidelser frem til 2030 vil finne sted i områder med stort behov for kjøling. Denne trenden vil fortsette. Innen 2030 forventes gulvflater å øke med ca. 15 % globalt. Dette tilsvarer all gulvflate som er bygd i Nord-Amerika i dag ⁽⁹⁾. For å samsvare med scenarier for netto nullutslipp fra IEA (Det internasjonale energibyrået), må brennstoffene som brukes i bygninger avkarboniseres ytterligere og energiintensiteten må reduseres.

Avkarbonisering av brennstoffer for bygninger og redusering av energiintensiteten vil kreve optimalisering av den termiske energi-genereringen i bygninger: gjenvinning, oppbevaring og forbruk.

Optimalisering av termisk energi-generering for oppvarming betyr overgang fra systemer som drives av fossile brennstoffer til varmepumper som drives av fornybar elektrisitet. Iht. IEA vil en tredobling av varmepumpeantallet innen 2030 kunne redusere CO_₂-utslippene med 500 milloner tonn årlig ⁽¹⁰⁾. De fleste varmepumper nå for tiden benytter imidlertid kuldemedier med hydrofluorkarboner med høyt potensial for global oppvarming (GWP). Uten tiltak kan varmepumpeantallet i 2030 slippe ut 740 millioner tonn CO_₂-ekvivalent ⁽¹⁰. Løsninger inkluderer overgang til hydrofluorkarboner med lavere GWP, hydrokarboner eller andre naturlige kuldemedier. Hydrofluorkarboner krever imidlertid ytterligere forskning når det gjelder toksisitet og nedbrytning i atmosfæren, og hydrokarboner krever ytterligere sikkerhetstiltak med hensyn til brennbarhet. For kjøling anslås det at behovet vil tredobles innen 2050 på grunn av klimatilpasning ⁽⁷⁾. For å redusere den tilknyttede økningen i energiforbruket vil det være nødvendig å forbedre effektiviteten til kjølesystemer og øke bruken av passive kjøleløsninger. I tillegg kan solcelleenergi på stedet og lagret solcelleenergi bidra til å avkarbonisere økt energiintensitet på grunn av kjøling.

En annen måte å redusere karbonavtrykket i bygningers brenselsmiks på, er ved å gjenvinne og omfordele spillvarme. I økende grad vil overskuddsvarme fra avfallsbehandlingsanlegg, datasentre, undergrunnstunneler, industrianlegg, elektrolysører eller kjernekraftverk bli fanget opp og omdistribuert via fjernvarmenettverk. Takket være økt bruk av varmepumpeteknologi er det også ventet at anerginettverk vil få mer fotfeste. Anerginettverk overfører termisk energi mellom bygninger ved omgivelsestemperaturer (10-25 °C), slik at varmetap reduseres.

Varmepumper og bruk av spillvarme vil også føre til økt bruk av termiske lagringsenheter (eller termiske batterier), som er en effektiv måte for balansering av energiforsyning og- behov. Varmepumper kan omdanne overskuddselektrisitet fra fornybare kilder slik som vind eller solceller, til termisk energi når det er rikelig med elektrisk kraft og strømprisene er lave ^(10). Og spillvarme fra industriprosesser eller datasentre kan lagres for senere bruk, slik at energien ikke slippes ubrukt ut i miljøet. Lagring av termisk energi kan også være svært effektivt. Det er mulig å oppnå 90-98 % for lagring over flere dager og 70-80 % for sesongbasert lagring.

En av de mest effektive og kostnadseffektive måtene å redusere energiintensiteten i bygninger på, er imidlertid med en mer omfattende bruk av bygningsautomasjons- og reguleringssystemer (BACS). Det gjelder spesielt for bygningsmassen, som for en stor del trenger oppgradering. I EU regnes for eksempel 97 % av bygningene som energiineffektive ^(12). ISO 52120-1 fremhever at oppgradering fra standard bygningsautomasjon (BACS) (klasse C) til bygningsautomasjon med høy energieffektivitet (klasse A) kan gi energibesparelser på opptil 40%. Disse oppgraderingene krever ofte små endringer, slik som montering av hydrauliske balanseringsventiler, variable vannstrømssystemer, behovsstyrt luftstrøm eller modulerende romreguleringer med opptatt-deteksjon. På grunn av høy effekt og lave kostnader forventes det at bruken av avansert bygningsautomasjon vil akselerere, spesielt siden nåværende oppgraderingsrate på 1,0 % per år ikke er nok til å oppnå de nødvendige 2,5 % for å nå netto nullutslipp innen 2050 ⁽¹³⁾.