Verdensmål

CITIES-projektet leverer digitale og datadrevne energiløsninger til grøn omstilling

torsdag 04 feb 21

Kontakt

Henrik Madsen
Professor, Sektionsleder
DTU Compute
45 25 34 08

Om CITIES

  • Forskningsprojektet CITIES (Center for IT-Intelligent Energy Systems) løb i perioden 2014 til ultimo 2020 med et totalbudget på 74 mio. kr.
  • 44 mio. kr kom fra Innovationsfonden (tidligere Det Strategiske Forskningsråd – bevilling 1305-00027B), mens resten kom fra projektets 43 partnere (universiteter, industri, forsyningsselskaber) i Danmark samt EU, Asien og USA.
  • CITIES-projektet har samlet udgivet tæt på 300 videnskabelige publikationer, heraf flere end 140 artikler i videnskabelige tidsskrifter (peer review), udført 21 demo-projekter samt uddannet 25 ph.d.& og postdocs.

Læs også

Gennem syv års forskning har fem DTU-institutter været med til at udvikle og vise, hvordan data og AI får energisystemer til at tale sammen. Det sparer penge og hjælper med at gøre verden fossilfri.

Kommuner landet over udvider i disse år fjernvarmenettet. Det er godt for klimaet, for fjernvarmen kan bidrage med mindst en tredjedel af CO2-reduktionen på 70 procent, som Danmarks klimamål lyder på. Forskningen i CITIES-projektet (Center for IT-Intelligent Energy Systems med hjemsted på DTU og støttet af Innovationsfonden) har skabt data-drevne løsninger til at gøre fjernvarmen endnu mere effektiv.

- Vi vurderer, at de digitale løsninger udviklet i CITIES kan give besparelser på over en mia. kr. om året alene i Danmark, siger projektleder og professor på DTU Compute Henrik Madsen.

I en rapport har CITIES sammen med Damvad Analytics og tænketanken Grøn Energi under CITIES-partneren Dansk Fjernvarme nemlig vist, at fjernvarmesektoren kan spare mellem 240 og 790 mio. kr. ved at indføre datadrevet temperaturregulering af fremløbstemperaturen, fordi temperaturen i rørene kan sænkes 3-10 grader. Lavere temperatur giver lavere varmetab, besparelser i energiproduktionen og sparer samtidig CO2. Analysemetoderne er siden yderligere forbedret, så besparelserne skønsmæssigt giver 200 mio. kr. ekstra.

"Vi vurderer, at de digitale løsninger udviklet i CITIES kan give besparelser på over en mia. kr. om året alene i Danmark"
Henrik Madsen

Det er bare ét af mange resultater fra CITIES’ forskning. De 43 partnere heriblandt fem institutter på DTU; DTU Compute, DTU Elektro, DTU Energy, DTU Management og DTU Byg samt AAU Planning, industri, forsyningsselskaber samt Energinet) har også udviklet softwareprogrammer, matematiske modeller og AI, der sikrer, at digitaliseringen taler direkte ind i den grønne omstilling.

Fx har CITIES gennem digitalisering og kobling mellem energisystemer udviklet løsninger til energilagring uden brug af sjældne mineraler som kobolt og litium. Med intelligent styring kan supermarkeders kølesystemer, rensningsanlæg, fjernvarmen med flere hjælpe elmarkedet. I dag bliver vindmøllerne stoppet, hvis produktionen overstiger efterspørgslen.

- Her vil den automatiske model ud fra prissignaler kunne skrue midlertidigt op for køling, opvarmning og industriprocesser, så de virker som virtuelle batterier, og skrue ned når elmarkedet igen kan aftage strømmen og ekstra ned under spidsbelastninger, hvor alle bruger strøm og på den måde være fleksible i deres energiforbrug, forklarer Henrik Madsen.

Figuren viser, hvordan man i planlægning og drift af energisystemet bør kunne zoome ind og ud på alt – husstanden, bygningen, byen, nationen og kontinentet. CITIES har bl.a. udviklet state-of-the-art-metoden SE-OS (Smart-Energy Operation-System), der kan bruges på alle niveauer til at udvikle, teste og implementere løsninger (data, modeller, forecasting, styring og optimering) i jagten på fleksibilitet og sektorkobling af energisystemer.

State-of-the-art metoder, spinoff og nye projekter

Undervejs har CITIES udviklet flere state-of-the-art-metoder (modeller, forecasting, styring og optimering), der er implementeret gennem cloud, fog og edge computing, samt IoT og service-orienterede løsninger for brugerne. Desuden har en spinoff-virksomhed netop set dagens lys, mens to andre spinoffs med tidligere CITIES’ ph.d.-studerende fra DTU er i støbeskeen.

Udover dataintelligente løsninger har CITIES påpeget, at det bliver stadig sværere for borgere at blive medejere af vindmølleparker. Det til trods for, at lokalt medejerskab ville kunne lette etableringen af vindmølleparker, som i dag ofte bliver mødt af borgerprotester.

Endelig har en CITIES’ taskforce-gruppe foreslået, at Danmark ændrer måden prisen for energi er skruet sammen på, så den fremmer grøn omstilling. Hvis prisen varierer og er dyrest, når energien kommer fra fossile brændsler, vil prisen motivere forbrugerne til at bruge strøm, når den kommer fra vedvarende energi.

Forskningen i CITIES har været medvirkende til etableringen af to digitale platforme til global infrastruktur i energisystemet: Center Denmark, der rummer en 'datasø’ til lagring og behandling af rå og anonymiserede energidata fra tusindvis af husstande, så forskere og virksomheder kan bruge data i udvikling af nye forretningsmodeller og digitale, grønne løsninger. Samt Uni-lab.dk, der samler living labs, så industripartnere kan test løsninger i den virkelige verden. Derudover er adskillige nye EU- og fondsstøttede projekter baseret på forskningen i CITIES.

CITIES vil fra 2021 blive videreført som et center til forankring og formidling af løsninger for smarte energisystemer i samarbejde med Center Denmark og Energy Cluster Denmark.

Udvalgte resultater

Hvis energiafgifter og nettariffer bliver indrettet, så priserne varierer og understøtter lysten til at være energifleksibel, viser CITIES’ forskning følgende gevinster både økonomisk og i forhold til reduktion af drivhusgasser:

  • Op til én mia. kr. i årlige besparelser ved temperaturoptimering i fjernvarmen
  • Op til 90% besparelser ved dataintelligent køling af datacentre, hvor kulden skabes, når betingelserne er optimale, og gemmes i faseændringsmateriale til brug på tidspunkter, hvor eksempelvis CO2-indholdet i strømmen er højt
  • 10-30% besparelser ved at kunne forudsige varmebehovet fra varmepumper
  • 5-15% besparelser ved at integrere intelligente planlægningsværktøjer i varmestyringen i huse
  • 10-40% besparelser på el- og varmeforbrug ved at benytte forecast-værktøjer, der henter lokale vejrudsigter fra forskellige vejrtjenester
  • Op til 30% besparelser i drivhusgasser ved smart styring af både elforbrug og processer i selve spildevandshåndteringen (minimering af lattergas-emissioner)

CITIES har arbejdet med digitalisering og IT-intelligens i forhold til fem overordnede temaer: Planlægning samt drift af energisystemer herunder sektorkobling af energikilder, markedsmekanismer, smarte bygninger der interagerer med det omkringliggende energisystem, og CITIES taskforce-udvalg har foreslået ændringer af rammebetingelser (tariffer og energiafgifter), så de fremmer og motiverer til grøn omstilling.

Find forskningsresultater, anbefalinger og softwareværktøjer på CITIES hjemmeside: https://smart-cities-centre.org/