Resultater og erfaringer fra FME ZEB Forskningsrådet, Oslo 2017-05-22 Arild Gustavsen, Senterleder, NTNU Birgit Risholt, WP-leder, SINTEF Byggforsk Rune Stene, Brukerpartner, Skanska
Innhold Fakta om senteret Noen resultater Partnererfaringer ZEB etter ZEB
ZEBs hovedmål Utvikle kunnskap, produkter og løsninger som vil lede til markedsgjennombrudd for bygninger med null utslipp av klimagasser knyttet til deres produksjon, drift og avhending. Illustration: Snøhetta/MIR Senteret ser på boliger, yrkesbygg og offentlige bygninger. www.zeb.no
Fakta om ZEB Vertsinstitusjon: Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet NTNU Forskningspartnere: SINTEF Byggforsk og SINTEF Energi Brukerpartnere: 23 Totalt budsjett: Ca. 290 MNOK (+ ekstra til forskningsinfrastruktur)
Partnere i ZEB
ZEBs aktiviteter WP1 Avanserte materialer WP2 Klimatilpassede, energieffektive bygningskonstruksjoner WP3 Energiforsyning og tekniske installasjoner WP4 Bruk, drift og implementering WP5 Pilotbygg, konsepter og strategier for nullutslippsbygg Laboratorier VIP Leca Isoblokk ZEB Living Lab Nano isolasjonsmaterialer Membran varmeveksler ZEB pilotbygg A world where buildings do not contribute with ZEB Definisjon greenhouse gas emissions
Eksempler på resultater
Emission of CO 2 Payback of CO 2 Use of energy Production of renewable energy Zero Emission Building Definition Materials Construction Use Demolition
T = 300 K Air Nano insulation materials (NIM) gas From theoretical concepts to development of new and innovative materials gas,0 1 2 Kn mean k BT Kn 2 2 d p 1 gas,0 2 k BT 2 d p Patent application Controlling: Sphere inner diameter Sphere wall thickness Gas Thermal Conductivity (mw/(mk)) 30 25 20 15 10 0 5 10 15 20 25 30 5 0 10 5 10 4 10 3 Pore Diameter (nm) 10 2 10 1 10 0 10 2103104 10 1 10 0 10-1 10-2 10 5 Pore Pressure (Pa) Without optimizing: So far we have reached 20 mw/(mk)
Development of sandwich elements with VIPs (Leca Isoblock) Block built-up; Parametric study of U-value and heat loss by 2D and 3D numerical calculations Assessment of and influence of (convective) heat transport in vertical and horizontal joints for sandwich block systems Leca Isoblokk with VIP - Prototype developed by ZEB partner Weber (patent has been applied for)
New type of a cross flow energy exchanger using membrane technology Hygro-thermal properties of five different membrane samples have been investigated in laboratory. Laboratory setup for testing of the membrane based energy exchanger is developed. CFD simulation study of air flow patterns in an exchanger is conducted aiming at improvement of design and efficiency. Recovery of moisture in addition to sensible heat will increase the overall energy efficiency of the exchanger. This will also reduce frosting problems in operation but it demand very careful design of the exchanger.
ZEB Research Infrastructure In order to achieve the vision and goals of ZEB, six laboratories are being expanded and/or developed: Advanced Materials Technologies Laboratory Climate and Building Technologies Laboratory Building Services Laboratory Full Scale Test Cell Living Laboratory Pilot Building Measurement In Situ
To explore the interaction between the house (which is designed to be a zero emission building) and different occupants Defined: The equipment included in Living Lab How much influence residents had on the technical system What the residents were encouraged to bring with them How the residents were involved in data collection Residents were asked to continue with the same routines that they had in their own homes. Living Lab was expected to function as a home outside their own homes.
Pilotprosjekter Main goal: - Develop concrete concepts for zero emission buildings which can be translated into realized pilot buildings 6 pilot building projects constructed 1 under construction 2 designed
MSc, PhD og Post Docs MSc: Ca. 100 kandidater har fullført en MSc-avhandling i tilknytning til ZEB. I MSc programmet for bærekraftig arkitektur, tilknyttet ZEB, har studenter fra 32 land deltatt. PhD: 14 PhD-kandidater er ferdige, 5 som vil avslutte i 2017/2018 Post docs: 5 Kandidatene har begynt å jobbe hos for eksempel NTNU (eks. som førsteamanuensis), SINTEF Byggforsk (seniorforsker/forskningsleder), norsk industri (arkitekt, rådgiver), eller internasjonalt (ETH Sveits)
What happened after ZEB? Francesco Goia: WP 2, PhD defense 12.12.2013 "Responsive building components and renewable energy sources exploitation in net zero energy / emission buildings" A cross section of Living Lab Associate Professor in Building Physics and Material Science at the Faculty of Architecture and Fine Arts, NTNU Received FRINATEK-YRT project in 2016
What happened after ZEB? Usman Dar: WP 3, PhD defense 16.06.2014 "Optimal solutions for buildings with extremely low heating and cooling demands" Energy Advisor, SWECO
Publisering Ca. 1000 publikasjoner/presentasjoner Publiserer fortløpende i gode journaler Mange artikler blir flittig sitert Awards (eksempler): Marianne R. Inman og Aoife H. Wiberg mottok Outstanding Contribution Award for artikkel ved Central Europe towards Sustainable Building 2016 konferansen. Karen B. Lindberg vant Best Student Prize Award ved 13th International Conference on the Energy Market, EEM 2016, som ble holdt i Porto, Portugal. Tittelen på artikkelen er Large Introduction of Zero Energy Buildings in the Nordic Power System. Keynote speakers/invited lectures
Eksempler på andre resultater ZEB får flere forespørsler som viser at senterets arbeid er kjent nasjonalt og internasjonalt: Forespørsler om å presentere mål for bærekraftige bygninger hos flere kommuner: Trondheim, Bærum og Oslo Forespørsler om å delta i komiteer for utvikling av miljøplaner Innspill til tekniske forskrifter TEK 17 og TEK 20 Innspill til NS 3720 Norsk standard for klimgassberegninger Gitt innspill til "Eiendomssektorens veikart mot 2050" Flere og flere (utenom senteret) benytter ZEB senterets sine definisjoner (siste: Green Building Council i Sverige) ZEB seminar ved University of Warszawa og bidratt med undervisning ved University of Oregon
ZEB bok
Partnererfaringer
Goals for the partner evaluation Being part of a Research Centres on Environmentally Friendly Energy (FME) was a new experience for everyone involved What did work well, what did not work well? What can be improved in similar constellations?
Expectations mostly fulfilled «When it comes on product innovation, we have to say no [our expectations were not fulfilled...]. When it come on networking we can say yes.» (p3) «Mer deltagelse i pilotprosjektene hadde gitt oss enda mer nytte av deltagelse i ZEB. Vi har fått mye kunnskap om hva som påvirker et byggs energieffektivitet og hva bruk av forskjellige materialer betyr for utslipp av klimagasser. Dette er nyttig kunnskap i vår virksomhet.» (p6) «ZEB har vært et kraftsenter i arbeidet for redusert klimagassutslipp fra bygninger. - ZEB har bidratt til å synliggjøre hvor forskningsfronten er, peke på vesentlige problemstillinger og vise hvor det kan være mulighet for utvikling.» (p12)
Partnererfaring (Skanska)
Skanska - resultater og erfaringer Resultater Fire pilotprosjekter innen fire ulike bygningskategorier Økt intern kompetanse og ekstern troverdighet Faglig troverdighet i etableringen av Powerhouse-samarbeidet bestående av fire industripartnere (Hydro, Snøhetta, Entra og Skanska)
Brattørkaia
Kjørbo
Drøbak
Porsgrunn
Skanska - resultater og erfaringer Erfaringer Avstanden mellom forskning og industri er stor manglende gjensidig respekt og forståelse Industripartnerne må ta mer ansvar og stille større krav til medvirkning Mål om innovasjon er krevende ulik oppfattelse av ansvar NFR bør måle sentrene på innovasjon og faktiske resultater i markedet og partnerverdi/nytte
ZEB etter ZEB
Nytt forskningssenter for fornybar energi (FME) The Research Centre on Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities (ZEN Centre) Illustration: Snøhetta Project: Zero Village Bergen by ByBo
The Research Centre on Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities ZEN Forskningssenter for nullutslippsområder i smarte byer Visjon: Bærekraftige områder med null utslipp av klimagasser. FME ZEN skal utvikle løsninger for framtidens bygninger og byområder, løsninger som bidrar til at nullutslippssamfunnet kan realiseres. www.ntnu.no/zen 2017-2024 Budsjett: Ca. 400 MNOK. Gjennom senteret vil kommuner, næringsliv, myndighetsorgan og forskere samarbeide tett for å planlegge, utvikle og drifte områder uten klimagassutslipp. Mer effektiv energibruk, produksjon og bruk av fornybar energi vil bidra til bedre miljøet lokalt og til å nå nasjonale klimamål. Illustration: Snøhetta Project: Zero Village Bergen by ByBo
Nytt ZEB Laboratorium ZEB Flexible Laboratory Lokalisert på Gløshaugen, Trondheim 1 800 m 2 Living Lab 1 200 m 2 kontorer 600 m 2 tekniske rom/laboratorier Finansiert av NFR, NTNU, and SINTEF NFR: 60 MNOK NTNU: 25 MNOK SINTEF: 25 MNOK
Avsluttende kommentarer Et åtteårig forskningssenter var nødvending for å utforske muligheten for å utvikle nullutslippsbygg, inklusiv en robust definisjon, kunnskapen som trengs, teknologiene og pilotbygg som viser hva som er mulig i praksis Det var vært krevende og spennende å være et del av et slikt senter Hvordan opprettholde trykk og engasjement? Mer fokus på kommunikasjon generelt og populærvitenskapelig kommunikasjon i løpet av senterets levetid Forskning Innovasjon Kommunikasjon Samarbeid Markedsendring
Takk til Forskningsrådet og partnerne for støtten! Kontakt: Arild.Gustavsen@ntnu.no Birgit.Risholt@sintef.no Rune.Stene@skanska.no Illustration: Snøhetta/MIR Project: Powerhouse Brattørkaia 36 ZEN The Research Centre on Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities