HHet eten en verlichten van gebouwen vergt een enorme hoeveelheid energie: 18% van al het mondiale energieverbruik, volgens de Internationaal Energieagentschap. Een bijdrage aan het probleem is het feit dat de HVAC-systemen van veel gebouwen verouderd zijn en traag reageren op weersveranderingen, wat tot ernstige energieverspilling kan leiden.
Sommige wetenschappers en technologen hopen dat AI dat probleem kan oplossen. Op dit moment is er veel aandacht gevestigd op het energie-intensieve karakter van AI zelf: Microsoft erkende bijvoorbeeld dat de AI-ontwikkeling ervan brachten hun klimaatdoelstellingen in gevaar. Maar sommige experts beweren dat AI ook een deel van de oplossing kan zijn door grote gebouwen energiezuiniger te maken. Eén 2024 studie schat dat AI gebouwen zou kunnen helpen hun energieverbruik en CO2-uitstoot met minstens 8% te verminderen. En vroege pogingen om HVAC-systemen met AI te moderniseren hebben bemoedigende resultaten opgeleverd.
“Tot nu toe gebruiken we AI vooral voor ons gemak of voor werk”, zegt Nan Zhou, co-auteur van de studie en senior wetenschapper aan het Lawrence Berkeley National Laboratory. “Maar ik denk dat AI zoveel meer potentieel heeft om gebouwen efficiënter en koolstofarmer te maken.”
AI in het centrum van Manhattan
Een voorbeeld van AI in actie is 45 Broadway, een kantoorgebouw van 32 verdiepingen in het centrum van Manhattan, gebouwd in 1983. Jarenlang liep de temperatuur van het gebouw op basisthermostaten, wat kon leiden tot inefficiëntie of energieverspilling, zegt Avi Schron, de uitvoerend vicedirecteur. president van Cammeby’s International, eigenaar van het gebouw. “Er was niet van tevoren over nagedacht, er was geen logica, er was geen verband met wat voor weer het zou worden”, zegt Schron.
In 2019, New York City lokale wet 97 aangenomendie strikte mandaten oplegde voor de broeikasgasemissies van kantoorgebouwen. Om hieraan te voldoen, heeft Schron vanaf het begin een AI-systeem in gebruik genomen BrainBox-AI, Dat neemt live metingen van sensoren op gebouwen (waaronder temperatuur, vochtigheid, zonnehoek, windsnelheid en bezettingspatronen) en neemt vervolgens realtime beslissingen over hoe de temperatuur van die gebouwen moet worden gemoduleerd.
Sam Ramadori, de CEO van BrainBox AI, zegt dat grote gebouwen doorgaans duizenden HVAC-apparatuur hebben, die allemaal samen moeten werken. Met de technologie van zijn bedrijf zegt hij: “Ik ken de toekomst, en daarom stuur ik elke vijf minuten duizenden instructies terug naar elke kleine pomp, ventilator, motor en demper in het hele gebouw om die toekomst aan te pakken met minder energie en een betere levensduur. comfortabel.“ Het AI-systeem op Broadway 45 begint bijvoorbeeld het gebouw geleidelijk op te warmen als het voorspelt dat er binnen een paar uur een koufront arriveert. Als warmtesensoren aan de rand merken dat de zon aan één kant van het gebouw naar beneden schijnt, zullen ze de warmtekleppen in die gebieden sluiten.
Na elf maanden BrainBox AI te hebben gebruikt, heeft Cammeby’s gemeld dat het gebouw zijn HVAC-gerelateerde energieverbruik heeft verminderd met 15,8%waardoor meer dan $ 42.000 wordt bespaard en het CO2-equivalent met 37 ton wordt verminderd. Schron zegt dat huurders zich prettiger voelen omdat de HVAC proactief reageert op temperatuurveranderingen, en dat de installatie eenvoudig was omdat er alleen software-integratie voor nodig was. “Het is gevonden geld, en het helpt het milieu. En het beste is dat het geen enorme lift was om te installeren”, zegt Schron.
Lees meer: Hoe AI zorgt voor een hausse in datacenters en de vraag naar energie
Het autonome AI-systeem van BrainBox bestuurt nu HVAC’s in 4.000 gebouwen over de hele wereld, van kleine supermarkten tot Dollar Trees tot luchthavens. Het bedrijf creëerde ook een generatieve AI-aangedreven assistent genaamd Aria staat toe gebouwfaciliteitsmanagers om HVAC’s te bedienen via tekst of spraak. Het bedrijf verwacht dat Aria begin 2025 overal verkrijgbaar zal zijn.
Wetenschappelijke studies
Verschillende wetenschappers zien ook het potentieel van inspanningen op dit gebied. In het Lawrence Berkeley National Laboratory in Californië begonnen Zhou en haar collega’s Chao Ding, Jing Ke en Mark Levine de potentiële impact van AI op de efficiëntie van gebouwen te bestuderen, enkele jaren voordat ChatGPT de publieke aandacht trok. Dit jaar zij publiceerde een paper met het argument dat AI/HVAC-integratie zou kunnen leiden tot een afname van 8 tot 19% in zowel het energieverbruik als de CO2-uitstoot – of een nog grotere afname als dit gepaard gaat met agressieve beleidsmaatregelen. AI, zo stelt het artikel, zou de CO2-voetafdruk van een gebouw in elke fase van zijn levenscyclus kunnen helpen verkleinen, van ontwerp tot constructie, van exploitatie tot onderhoud. Het zou kunnen voorspellen wanneer HVAC-componenten defect kunnen raken, waardoor uitvaltijd en dure reparaties mogelijk worden verminderd.
Zhou stelt ook dat AI-systemen in veel gebouwen regionale elektriciteitsnetten kunnen helpen veerkrachtiger te worden. Steeds populairdere hernieuwbare energiebronnen zoals wind- en zonne-energie produceren vaak een ongelijkmatige stroomvoorziening, waardoor pieken en dalen ontstaan. „Dat is waar deze gebouwen echt kunnen helpen door energie te verschuiven of af te voeren, of te reageren op prijssignalen“, zegt ze. Dit zou bijvoorbeeld helpen om de druk op het elektriciteitsnet te verminderen tijdens momenten van stijgende vraag.
Ook andere inspanningen over de hele wereld zijn bemoedigend gebleken. In Stockholm, één bedrijf AI-tools geïmplementeerd in 87 HVAC-systemen in onderwijsinstellingen, waarbij de temperatuur en luchtstroom elke 15 minuten worden aangepast. Deze systemen leidden tot een jaarlijkse reductie van 64 ton kooldioxide-equivalent studie gevonden, en een daling van 8% in het elektriciteitsverbruik. En het Center for Environmental Energy Engineering van de Universiteit van Maryland zojuist een studie gepubliceerd met het argument dat de voorspellende capaciteiten van AI-modellen het energieverbruik van complexe HVAC-systemen aanzienlijk zouden kunnen verminderen, vooral die met zowel binnen- als buitenunits.
Naarmate de aarde warmer wordt, zullen efficiënte koelsystemen steeds belangrijker worden. Arash Zarmehr, adviseur bouwprestaties bij ingenieursbureau WSP, zegt dat de implementatie van AI een “noodzakelijke stap is voor alle ontwerpers en ingenieurs.” “Alle ingenieurs zijn zich ervan bewust dat menselijke controles op HVAC-systemen de efficiëntie verminderen”, zegt hij. “AI kan ons helpen op weg naar het daadwerkelijk koolstofvrij maken van gebouwen.”
Ondanks het potentieel ervan wordt het gebruik van AI bij de efficiëntie van gebouwen geconfronteerd met uitdagingen, waaronder het garanderen van de veiligheid en de privacy van huurdersgegevens. Dan is er de grotere vraag naar de algehele impact van AI op het milieu. Sommige critici beschuldigen de AI-industrie ervan projecten als deze aan te prijzen als een manier om dat te bereiken groenwas zijn enorme energieverbruik. AI zorgt voor een enorme toename van de vraag naar elektriciteit in datacenters, die tussen 2022 en 2026 zou kunnen verdubbelen, aldus het Internationaal Energieagentschap voorspelt. En deze week publiceerden wetenschappers van de University of California Riverside en Caltech een studie met het argument dat de luchtvervuiling door AI-energiecentrales en back-upgeneratoren tegen 2030 zou kunnen resulteren in 1.300 voortijdige sterfgevallen per jaar in de VS. “Als je familieleden hebt met astma of andere gezondheidsproblemen, kan de luchtvervuiling van deze datacenters gevolgen voor hen hebben op dit moment”, zegt Shaolei Ren, co-auteur van de studie, in een verklaring. “Het is een probleem voor de volksgezondheid dat we dringend moeten aanpakken.”
Zhou erkent dat het energieverbruik van AI-datacenters “drastisch is toegenomen” nadat zij en haar collega’s begonnen met het schrijven van het artikel. “In hoeverre dit de emissiereductie zal compenseren die we in ons artikel hebben bedacht, moet toekomstig onderzoek worden gedaan”, zegt ze. “Maar zonder enig onderzoek te doen, denk ik nog steeds dat AI veel meer voordelen voor ons heeft.”
