København har tatt mål av seg til å bli verdens første karbonnøytrale hovedstad i løpet av fem år. Byen topper flere verdensrankinger som «Most livable city» og fungerer som laboratorium for smart teknologi som skal gi mer livskvalitet og grønn samvittighet til beboerne.
– København vil bli verdens første karbonnøytrale hovedstad i 2025. Med digitaliseringen og smartby-satsingen skjer det en kjempeutvikling. Vi er i ferd med å styre energiforsyningen i byen på en helt ny måte, sier Kim Brostrøm, teknisk sjef for Doll Living Lab i Albertslund ved København.
Slagordet for Doll er «Lighting the future of Smart Cities». I seks år har Doll hjulpet danske kommuner med grønn omstilling for beboerne. Med finansiering fra Energistyrelsen byr de på nøytral grunn hvor private og offentlige aktører møtes.
Det begynte med gatelys. Nå omfatter prosjektet alt fra smartere avfallshåndtering til friskere luft og utviklingen av felles digitale plattformer.
– Et av prosjektene skal gi smartere saltstrøing på glatte veier. Sensorer fanger opp variasjoner i veibanen som kobles opp mot doseringen på strøbilene. Veipartier uten is skal slippe salt, sier Brostrøm.
Operasjonsfeltet til Doll Living Lab utgjør 12 kilometer vei. På 1970-tallet lå Skandinavias største industripark her. Laboratoriet til Doll er nærområdet.
Besøksprotokollen illustrerer at København er en global spydspiss for smartby-teknologi. En delegasjon på 25 fra Singapore, og to grupper fra Sør-Korea, hadde tatt turen for å høste av danskenes erfaringer denne dagen.
– Representanter for norske byer har vært på besøk. Det foregår broderlig utveksling mellom de nordiske landene med byer som vil bli smartere, sier Brostrøm.
Norsk radarteknologi
I gaten utenfor Doll-kontorene har norske Comlight en gatelykt som aktiveres av radarteknologi.
– Radarteknologien er overlegent best på bevegelsesdeteksjon, hevder senioringeniør Tore Karlsen fra selskapet med base i Sarpsborg.
I stedet for å følge klokka skal lys og styrke bestemmes av behov og trafikk.
– Radaren sender ut signal og får tilbakemelding også på hastigheten. Systemet vårt skiller godt mellom biler og myke trafikanter. Ut ifra hastigheten på bilen vil et antall lysstolper fremover aktiveres og lage en lyskasse som følger kjøretøyet, sier Karlsen.
Doll Living Lab sier at belysning typisk utgjør 20 prosent av strømforbruket til en by. Med intelligente løsninger kan forbruk og kostnader reduseres med 70–80 prosent.
– Snø, regn og tregreiner i vind var utfordringer under utviklingen. Vi analyserte bevegelsesmønsteret som radaren fanget og laget algoritmer for å skille disse forholdene fra trafikken, sier Larsen.
Comlight har brorparten av kundekretsen sin i Sveits og Tyskland. Lave elpriser og regler for gatebelysning kompliserer det norske markedet.
– Gatelysene kan enkelt utrustes med sensorer som rapporterer om trafikk, temperatur, fuktighet og luftkvalitet, sier senioringeniør Larsen som bruker Doll som utstillingsvindu.
Førerløse busser
I en hall i busstasjonen ved Doll står tre førerløse busser. I første omgang vil de kjøre på campus på Danmarks Tekniske Universitet i København i oktober. Senere skal de testes i et kombinert bolig- og industriområde.
– Bussene akkumulerer 1TB data per dag. De inneholder bevegelsessensorer, radar-, kamera- og videoteknologi. Beboerne kan bruke dem som «last mile transport». Via en applikasjon på smartmobilen kan de bestille transport fra boligen til togstasjonen eller skole og jobb, sier Kim Bostrøm.
De førerløse bussene har toppfart på 12 km/t.
– Foreløpig er de ikke spesielt smarte. De vil variere maksimalt én centimeter fra det programmerte løpet. De har ikke evnen til å kjøre rundt ting som står i veien. En vert vil hjelpe bussen i startfasen. Verten vil sitte ved monitor som gir oversikt over alt som skjer rundt bussen.
Parkeringsplassen utenfor kontoret til Brostrøm har et titalls forskjellige lysstolper. De får energi fra solpaneler og små vindturbiner. Med få tastetrykk på mobilen har han forandret stemningen på parkeringsplassen med behagelig musikk fra Spotify som spres via høyttalere i lysstolpene.
Parkeringssystemet de tester for øyeblikket er videobasert. Med datakraft ute i det enkelte punkt, som analyserer dataene, er det kun metadata som sendes tilbake da det ikke er lov å streame data fra offentlige områder.
Førsteinntrykket fra Doll er et vell av forskjellige løsninger til bruk i byer.
– I dag er det få standarder innenfor konseptet SmartCity. Vi ser tendenser til standarder i kontakter på gatelysstolper som leveres med uttak til forskjellige typer sensorer, sier Brostrøm.
Beboerne i København har støy og luftkvalitet øverst på listen.
– Med målinger i nåtid kan beslutningstakerne ta politiske debatter ut ifra en konkret virkelighet i stedet for vage antakelser, sier Brostrøm.
Prisen på sensorer som måler støy og luftforurensning, synker samtidig som kvaliteten blir bedre. Det åpner for å eksperimentere, slik at beboerne får mer målrettet service til rimeligere pris.
– En sensor for støymåling kostet før flere hundre tusen kroner, mens prisen nå kan være rundt 10.000 kroner, sier Brostrøm.
«The internet of Things» smelter ting sammen og fremmer smartby-prosessen med utveksling av data på tvers av byens forskjellige sektorer. Brostrøm sier at utviklingen av felles digitale plattformer for håndtering er en av de største utfordringene. Et spørsmål er om man skal utvikle nye, åpne løsninger eller gå for ferdigsydde løsninger. Misbruket av personlige data i forkant av det siste presidentvalget i USA spøker i bakhodet.
– En plan er å sette i gang en prosess med sertifisering av de enkelte sensorene opp mot en plattform, sier Brostrøm.
EnergyLab i Nordhavn
Familien Ødegaard flyttet til bydelen Nordhavn for tre år siden. De var blant de første familiene i den smarte bydelen som bygges fra bunnen av med ny infrastruktur for energiforsyning til beboerne. Utbyggingen omfatter 40.000 boenheter.
– Vi hadde vært stasjonert i Brasil og måtte etablere oss på nytt i København. Det fristet å etablere seg i et nabolag med fokus på bærekraftig utvikling. Nærheten til sentrum og havet var attraktivt, sier Anders Ødegaard.
Fra de flyttet inn har familien delt informasjon om varme- og energibruk med EnergyLab 24/7.
EnergyLab bruker utbyggingen i Nordhavn som sitt laboratorium. I hus og leiligheter har de sensorer og teknologi som testes ut. EnergyLab finansieres av Energistyrelsen i Danmark og samarbeider med kommersielle aktører.
I et skap på kjøkkenet til familien Ødegaard har EnergyLab montert en vannvarmer. Den inneholder en prototyp på en kontrollenhet utviklet i samarbeid mellom Danmarks Tekniske Universitet (DTU) og Metro Therm. Den muliggjør bruk av fjernvarme med lavere temperaturer; såkalt ultralav fjernvarme fra 35 til 45 grader. Utstyret kan enkelt beskrives som en elstav som booster temperaturen opp til 55 grader. Prototypen gjør at elstavens energibehov kan forskyves i tid så energien leveres når den er billig eller har lavt CO2-utslipp.
– Jeg er ikke teknisk flink. Min befatning med systemet er å justere varmen opp eller ned. For justering som krever teknisk innsikt får jeg hjelp av EnergyLab. Vi er veldig fornøyd med lavt forbruk og supert inneklima. Den største gevinsten er at familien bidrar til å utvikle grønn energi som kan redde klimaet. Det føles godt, sier Ødegaard.
Termisk batteri
Mellom boligen til Ødegaard og sjøen ligger Havnehuset som inneholder 22 leiligheter. Her brukes også ultralav fjernvarme til oppvarming av varmtvann fra leilighetene, men nøkkelen i dette systemet er en varmepumpe i stedet for en el-stav. Utfordringen er å finne den beste måten å styre energiflyten i bygningen med basis i fornybar energi. Energien fra varmtvannet, som beboerne i leilighetene forbruker, tilsvarer 75kWt/dag i gjennomsnitt i året. Forskningen har strukket seg over år for å lære om brukermønsteret til beboerne.
– Fjernvarmetankene i bygningen akkumulerer energi. De gjør det mulig å lagre og styre energien fra fjernvarmen. Oppvarmingen skjer på tider av døgnet med best mulig pris og minst mulig tap av energi, sier mekanisk ingeniør Jan Eric Thorsen fra Danfoss. Anlegget som de har levert til Havnehuset, er det første i sitt slag i verden.
Alternative måter å lagre energi på er en del av prosjektet.
– Bygningsmassen kan brukes som termisk batteri. Å finne ut av hvordan vi best kan utnytte bygningene til lagring av energi står sentralt i prosjektet, sier Morten Herget Christensen fra elektroavdelingen ved DTU.
– Mange av bygningene i Nordhavn har tykke vegger som holder godt på varmen. Ved å varme opp bygningen, for så å senke eller slå av varmen for en tid, er det mulig å utnytte bygningsmassens evne til å holde på varmen og spare energi, sier Christensen.
Batteriene på beboernes elbiler vil bli utnyttet. Ved å dra veksel på bilbatteriene i husholdningene på ettermiddagen da forbruket er størst, og lade om natten da det er nok tilgang på fornybar energi, senker bydelen CO2-utslippet.
Fleksibilitet for beboerne
Den nye internasjonale skolen i Nordhavn er et turkisblått landemerke i design ut mot havet. De blå platene er solcellepanel. Skolen produserer mer energi enn den bruker.
Prosjektleder Christoffer Greisen fra Danmarks Tekniske Universitet sier at visjonen er å aktivere fleksibiliteten i fjernvarmesystemene i Nordhavn. Beboerne skal for eksempel få velge mellom energi produsert lokalt eller om de vil kjøpte til lavest mulig pris hvis andre leverandører er billigere. Beboernes komfort og ønsker om å bidra til bærekraftig utvikling driver prosjektene.
– For én familie vil det ikke bety så mye å utnytte veggenes kapasitet til å holde på varmen, men hvis alle 40.000 beboere gjør det, vil summen være et stort pluss i miljøregnskapet. København må snu på alle steiner for å nå målet om å bli verdens første karbonnøytrale hovedstad i 2025, sier Greisen.
Men alt går ikke på skinner. Det er hindringer i veien for optimal utnyttelse av energiflyten i Nordhavn.
Kjøpmannen på hjørnet heter Mikael Lindegaard Kristiansen. Utenfor hans topp moderne Meny-butikk står en bygning med vifter og blåser varm luft til himmels.
– Alle dagligvarebutikker har kondensatorer som slipper overskuddsvarmen fra kjøleanleggene ut i friluft. Jeg vil investere i utstyr som gjør at jeg kan sende overskuddsenergien min videre til bruk for andre i området. Anlegget er klargjort, men slik reglene er i dag kan jeg ikke investere uten å risikere å tape penger. Det er usikkert om jeg får koblet meg på fjernvarmesystemet. Staten frykter kanskje for inntektene, sier kjøpmannen.
Prosjektleder Greisen sier de forventer at forskningen ved EnergyLab vil resultere i patenter på algoritmer som muliggjør fleksibiliteten i fjernvarmesystemet. Like viktig som å utvikle ny teknologi er det å utnytte kjent teknologi på nye måter.
– Vi lærer mye av å tenke på tvers av de tradisjonelle fagsiloene. Noen av reglene for området kan by på større utfordringer enn de tekniske. Tradisjonell lovgivning og regelverk låser aktørene i siloer når de skal løse oppgaver. Fordi vi er et forskningsprosjekt har vi muligheten til å synliggjøre barrierene og finne veier utenom. Vi kan søke om dispensasjon for å demonstrere ting som går på tvers. Et eksempel på tenkning på tvers er en endring vi gjorde i spesifikasjonene på en varmepumpe så den kan rampe hurtigere opp og ned. Etter endringen kan den brukes aktivt til å stabilisere elnettet, sier Greisen.
Flere av prosjektene i Nordhavn kan være nyttige for desentraliserte løsninger på landsbygda der lokal energiproduksjon er mer hensiktsmessig enn fjernvarmeanlegg. Vindkraft, sol og varmepumper snur opp ned på den gamle infrastrukturen.
Intelligente lamper
I populære Nyhavn tennes historiske gatelamper når sola går ned. De er oppgradert med smart-teknologi. Kommunen kan kommunisere med hver og en av dem.
– I 2015 startet København by prosjektet for å gjøre byens gatebelysning smartere. Det ble sluttført i fjor. Alle lamper måtte oppgraderes til LED og digital styring for å unngå bøter, sier Jakob Zeihlund fra Focus Lighting.
På andre siden av vannet for operahuset står en rad med lys ved en gangvei som Zeihlund har vært med på å oppgradere.
– Disse lampene rengjøres hvert fjerde år. Smuss senker gradvis lysstyrken med rundt 20 prosent. Lysstyrken stilles opp for å kompensere for det. Kommunen har en digital plattform hvor de kan snakke med hvert av lysene, sier Zeihlund.
Gatekryss er utstyrt med sensorer og styring for å optimalisere lys og sikkerhet for myke trafikanter.
– Ellers i Danmark er det mange kommuner som fortsatt følger klokka. Lysene slås av og på etter klokka uavhengig av lysforhold og trafikk. Forutsigbare budsjetter for hver sektor går foran smart-løsninger som sparer penger og miljø og gir bedre sikkerhet. Det mangler samarbeid på tvers av sektorene, sier Zeihlund.
I det mørket senker seg over Nordhavn vil sensorene til EnergyLab måle CO2 også i soverom for å optimalisere luftkvalitet og energiflyt døgnet rundt.
Den danske hovedstaden viser vei med grønn teknologi. Hvis byen blir verdens første karbonnøytrale hovedstad i 2025, kan det være gull verdt for leverandørene og beboerne. Byer over hele kloden er i startgropen mot smartere energiløsninger.
