Elektrifiering och energioptimering

Byggbranschen är en av de största globala energiförbrukarna, eftersom fastighetsdrift står för 30% av den slutliga energiförbrukningen. Cirka 40% av denna energi används för uppvärmning, ventilation och luftkonditionering, medan resten används för belysning, utrustning, hissar och rulltrappor med mera. År 2022 stod fastighetsdrift för 27% av de globala koldioxidutsläppen9,8 Gt koldioxid ⁽⁸⁾. För att binda så mycket koldioxidutsläpp skulle vi behöva en skog som är ungefär lika stor som Kina.

Den goda nyheten är att byggnader går över till förnybara energikällor och elektricitet som energikälla, vilket möjliggör långsiktig eliminering av koldioxid om elproduktionen är helt koldioxidfri. Den dåliga nyheten är att användningen av fossila bränslen i byggnader i absoluta tal har ökat med en genomsnittlig årlig tillväxthastighet på 0,5% sedan 2010 ⁽⁸⁾. Den främsta drivkraften bakom denna tillväxt är en ökning av den globala golvytan, som har vuxit snabbare än energiintensiteten (energin som förbrukas per golvarea) har minskat. En annan drivkraft är den ökade användningen av utrymmeskylning. Energiförbrukningen för utrymmeskyla har mer än tredubblats sedan 1990. Det finns också en multiplikatoreffekt då mer än hälften av den tillkommande golvytan fram till 2030 kommer att ske i områden med stort behov av utrymmeskylning. Denna trend kommer att fortsätta. År 2030 förväntas den globala golvytan öka med cirka 15%, vilket motsvarar hela den byggda golvytan i Nordamerika idag ⁽⁹⁾. För att överensstämma med nettonoll-scenariot från International Energy Agency (IEA) måste de bränslen som används i byggnader ytterligare minska koldioxidutsläppen och energiintensiteten sänkas.

För att minska koldioxidutsläppen från byggnadsbränslen och minska energiintensiteten krävs optimering av den termiska energialstringen i byggnader: återvinning, lagring och förbrukning.

Att optimera den termiska energialstringen för uppvärmning innebär en övergång från fossildrivna system till värmepumpar som drivs av förnybar el. Enligt IEA kan en tredubbling av det globala värmepumpsbeståndet år 2030 minska koldioxidutsläppen med 500 Mt per år ⁽¹⁰⁾. De flesta värmepumpar använder dock nu för tiden fluorkolvätebaserade köldmedier med hög global uppvärmningspotential (GWP). Utan ingrepp skulle värmepumpsbeståndet år 2030 kunna släppa ut 740 Mt koldioxidekvivalenter ⁽¹⁰⁾. Lösningarna inkluderar övergång till fluorkolväten med lägre GWP, kolväten eller andra naturliga köldmedier. Fluorkolväten kräver dock ytterligare forskning inom området toxicitet och atmosfärisk nedbrytning, och kolväten kräver ytterligare säkerhetsåtgärder för brandfarlighet. För kylning beräknas efterfrågan mer än tredubblas till 2050 på grund av klimatanpassning ⁽⁷⁾. För att mildra den därmed sammanhängande ökningen av energiintensiteten kommer det att krävas förbättringar av effektiviteten hos kylsystem och större användning av passiva kylningslösningar. Dessutom kan solcellsenergi och lagring på plats bidra till att minska koldioxidutsläppen från den ökade energiintensiteten på grund av kylning.

Ett annat sätt att minska koldioxidutsläppen från byggnaders bränslemix är att återvinna och omfördela spillvärme. Överskottsvärme från kommunala avfallsanläggningar, datacenter, tunnelbanetunnlar, industrianläggningar, elektrolysatorer eller kärnkraftverk kommer i allt högre grad att fångas upp och omfördelas genom fjärrvärmenät. Anerginätverken förväntas också ta fart tack vare införandet av värmepumpsteknik. Anerginätverk överför värmeenergi mellan byggnader vid omgivningstemperatur (10–25 °C [50–77°F]), vilket minskar värmeförlusterna.

Värmepumpar och användning av spillvärme kommer också att leda till en ökad användning av värmelagringsenheter (eller värmebatterier), som är ett effektivt sätt att balansera tillgång och efterfrågan på energi. Värmepumpar kan omvandla överskottsel från förnybara källor som vind- eller solceller till värmeenergi när det finns gott om elkraft och elpriserna är låga ⁽¹⁰⁾. Och spillvärme från industriella processer eller datacenter kan lagras för senare förbrukning, vilket förhindrar att energin oanvänd försvinner ut i miljön. Värmeenergilagring är även mycket effektiv och uppnå 90–98% effektivitet för flerdagarslagring och 70–80% för årstidsbaserad lagring.

Ett av de mest effektiva och kostnadseffektiva sätten att minska energiintensiteten i byggnader är dock genom en bredare tillämpning av fastighetsautomationssystem. Detta gäller särskilt byggnadsbeståndet, som till största delen behöver uppgraderas. I EU anses t.ex. 97 % av byggnaderna vara ineffektiva ur energisynpunkt ⁽¹²⁾. ISO 52120-1 framhåller att en uppgradering från vanliga fastighetsautomationssystem (klass C) till högpresterande fastighetsautomationssystem (klass A) kan ge energibesparingar på upp till 40%. Dessa retrofit-projekt kräver ofta minimala förändringar, såsom att sätta in dynamiska hydrauliska balanseringsventiler, variabla vattenflödessystem, behovsstyrt luftflöde eller modulerande rumsregulatorer med närvarodetektering. Med tanke på deras höga inverkan och låga kostnad förväntas införandet av avancerade fastighetsautomationssystem accelerera, särskilt eftersom den nuvarande retrofit-hastigheten på 1,0% per år understiger de 2,5% som krävs för att uppnå nettonoll år 2050 ⁽¹³⁾.