Podle výzkumu OptiControl švýcarského institutu ETH Zürich & Siemens se jedná o 15-20 %, někdy až 40 %. Oproti tomu náklady na optimalizaci jsou velmi nízké - moderní hardware specializovaný na automatizaci budovy je dnes poměrně levný.

Trocha moderní teorie

Systém sníží energetickou náročnost tím, že zavádí takové regulační postupy energetických vstupů (elektrické energie k ohřevu vody či ke chlazení a větrání, regulace jednotlivých ventilů aj.), které je minimalizují a zároveň v budově udržují tepelný komfort.

Dosavadní technologie jsou dnes na hranici svých možností a dalších úspor jejich výrobci dosahují jen za cenu neúměrného zvyšování investic. Na druhou stranu moderní regulační postupy, jako je MPC, dokáží využívat rezerv, které jsou pro klasické systémy skryté.

Příklad optimalizace spotřeby

Areál budov ČVUT v pražských Dejvicích je příkladem optimalizace energetické spotřeby budov pomocí MPC řešení.

Jako příklad může sloužit optimalizace energetické spotřeby budovy Fakulty elektrotechnické a Fakulty strojní ČVUT v Praze, provedená v rámci projektu MPO ČR "Integrace systémů budov, výzkum a aplikace inteligentních algoritmů ovlivňujících spotřeby energií budov a obytných domů."

V tomto případě se v rámci aplikace MPC využilo stávajícího systému měření a regulace za současného zavedení nového systému řízení využívajícího algoritmy moderní matematiky. Vstupní náklady? Pouze implementace a příprava systému a modernizace stávajícího softwaru. Dosažené roční úspory? Zhruba 27 %, s návratností investice přibližně 1 rok.

Hlavní výhodou MPC je predikce zahrnující předpovědí počasí, předpověď vývoje teploty v místnostech a modelování tepelné setrvačnosti budovy.

Na rozdíl od obdobných řešení dostupných na trhu vychází MPC ze znalosti konkrétní budovy. "Jeden zahraniční partner nás pojmenoval jako 'Building doctors' - budovu detailně vyšetříme a navrhneme řešení přesně na míru," říká Lukáš Ferkl, člen představenstva Energoklastru. Velmi dobrou znalostí charakteristik budovy (fyzika, zdroje energie aj.) lze přes MPC optimalizovat využití energie a ušetřit více prostředků oproti jiným srovnatelným systémům. Kromě technické nezávislosti na vlastním provedení systému měření a regulace metoda MPC těží též z variability řešení, včetně otevřené komunikace výhod a nevýhod, podrobného vysvětlení výpočtu regulace a vizualizace procesu.

Realizace MPC v praxi

Vlastní aplikace probíhá ve dvou fázích. Při měření se zjistí fyzikální charakteristiky budovy pro matematický model, základ predikce. Ve fázi regulace je poté aplikován předem nasimulovaný, na počítači testovaný regulátor MPC.

Cenu řešení stanovují následující činnosti a software. V závislosti na stavu budovy je třeba uvést systém vytápění do standardního stavu (zejména u starších objektů) a provést automatizaci, cena je stejná jako v případě běžné rekonstrukce. Navíc se implementuje prediktivní regulace s náklady cca od 150 tisíc Kč (dle velikosti budovy). Předpokládaná návratnost investice je 2-5 let. Může být i kratší, vždy ale závisí na konkrétních podmínkách budovy a skutečnosti, jaká měřicí zařízení a software se nakonec zvolí.

Pokud jde o technické aspekty realizace MPC, vychází se ze stávajícího vybavení budovy systémem regulace tepla. Vhodné pro aplikaci přístupu MPC jsou ale i objekty s již instalovaným systémem měření a regulace tepla (jde i o výše uvedený projekt ČVUT) či objekty, kde se o myšlence teprve uvažuje. Podmínky pro aplikaci prediktivní regulace představují zvláště vhodně rozmístěné senzory teploty po budově, možnost individuální regulace ventilů topení, referenční čidlo slunečního osvitu a venkovní teploty, možnost regulace kotelny nebo tepelného výměníku a řídicí systém založený na modulárních PLC automatech. Tyto požadavky se shodují se současným standardem běžných systémů měření a regulace tepla, takže většina velkých budov v ČR je pro aplikaci MPC vhodná.

Spolupráce na smysluplném výzkumu

Regulace budov MPC je výsledkem několika mezinárodních projektů, v součinnosti s univerzitami ETH Zürich, KU Leuven, NTNU Trondheim a dalšími. Probíhající proces zlepšování produktu nabízí jeho uživatelům zapojit se do výzkumu, což přináší nemalé výhody: hlavně jde o přístup k dotacím na výzkum a vývoj. Po dobu aktivit navíc dodavatel o systém pečuje, uživatelům tak nabízí jeho nejúspornější verzi. Zároveň se tím přispívá k úsporám energií i na dalších objektech, potažmo ke zlepšování životního prostředí.

Ing. Samuel Prívara, Energoklastr