211service.com
Vergroening van MIT
Steven Amanti bracht een groot deel van zijn laatste jaar aan het MIT door met het bespioneren van zijn medestudenten en onderzoekers. Van november 2005 tot april 2006 bracht hij overdag en op oneven uren van de nacht talloze bezoeken aan Gebouw 18, waarin 40 scheikundelabo's zijn gehuisvest. Hij tuurde in die laboratoria, nam time-lapse-foto's en noteerde aantekeningen, waarbij hij gedrag vastlegde dat hij later zou karakteriseren als buitensporig, onverantwoordelijk en zelfs gevaarlijk.
Altijd aan Veiligheidsvoorschriften vereisen dat gangen in Gebouw 18 de klok rond gloeien.
Als onderdeel van zijn scriptie voor een bachelor in werktuigbouwkunde, documenteerde Amanti de manieren waarop energie werd verspild in het gebouw, een van de grootste energieverbruikers op de campus. Op basis van zijn observaties schatte hij dat MIT maar liefst $ 350.000 per jaar verspilde aan verwarming, koeling en elektriciteit die het niet nodig had - alleen voor dat ene gebouw. En, zei hij, het Instituut zou deze verspilling kunnen stoppen door maatregelen te nemen die bijna niets zouden kosten.
Amanti's onderzoek viel toevallig samen met het begin van het MIT Energy Initiative (MITEI), een grote inspanning om energieonderzoek en -onderwijs aan het Instituut te promoten. Toen president Susan Hockfield het initiatief in november 2005 besprak, zei ze dat het niet alleen innovatieve, milieuvriendelijke energietechnologieën zou voortbrengen, maar ook bedoeld was om verandering teweeg te brengen in de manier waarop het Instituut zelf hulpbronnen gebruikt: ik hoop van harte dat we ook het voortouw zullen nemen door het voorbeeld en … modelleren van duurzame energiepraktijken op onze campus.
Sindsdien heeft MIT stappen ondernomen om dit mogelijk te maken. Nieuwe gebouwen op de campus zijn ontworpen om energiezuiniger te zijn dan conventionele gebouwen. En docenten, medewerkers en studenten die aan verschillende projecten werken, hebben op de hele campus energieverspillende apparatuur en praktijken ontdekt die kunnen oplopen tot miljoenen dollars per jaar. Een groep studenten van de Sloan School of Management werkte bijvoorbeeld samen met de facilitaire afdeling om energiebesparende projecten te identificeren die $ 14 miljoen kosten en zichzelf in minder dan drie jaar zouden kunnen terugbetalen. Een investering van $ 765.000 in een tweejarig project levert het Instituut al ongeveer $ 800.000 per jaar op.
multimedia
Een panel van MIT-experts bespreekt energie-efficiëntietechnologieën tijdens Energy Futures Week.
Op de 2009 MIT Energy Conference bespreekt een panel van experts 'vraagbeheer'.
Om dit soort projecten van de grond te krijgen, heeft Theresa Stone, executive vice president en penningmeester van MIT, vorig jaar een nieuw MIT Energy Conservation Investment Fund opgericht met startgeld van $ 500.000. Alumni hebben sindsdien nog eens $ 1,5 miljoen gedoneerd aan het MITEI Campus Energy Task Force Fund, inclusief een geschenk van $ 1 miljoen van Jeffrey Silverman '68 tot oprichting van het Silverman Evergreen Energy Fund. Het geld dat wordt bespaard via de projecten die door deze fondsen worden betaald, wordt geherinvesteerd in andere natuurbehoudprojecten.
Maar een onderzoeksinstituut duurzaam exploiteren is geen sinecure. Labs verbruiken veel meer energie dan kantoren of woningen, grotendeels uit noodzaak. Bovendien staan veel groene bedrijven te popelen om oplossingen te verkopen die misschien niet echt werken. Een van de institutionele obstakels om iets aan energie-efficiëntie te doen, is de waargenomen onzekerheid over kosten en besparingen, zegt Steven Lanou, MCP '98, adjunct-directeur voor ecologische duurzaamheid bij het MIT's Environment, Health and Safety Headquarters Office en lid van de MIT Energy Initiatief Campus Energie Task Force. Er is vaak scepsis over beloften van natuurbehoud. Wat zal de waar voor mijn geld echt zijn?
Energievarkens
Amanti's time-lapse-foto's toonden de lichten van Building 18 die dag en nacht constant gloeiden. Uit metingen met lichtsensoren bleek dat het gebouw van binnen twee keer zo helder was als andere gebouwen op de campus. Maar de lichten, berekende Amanti, waren goed voor slechts 5 procent van het elektriciteitsverbruik. Het grootste probleem - de reden dat dit gebouw meer energie per vierkante meter verbruikte dan enig ander MIT-gebouw op één na - was dat het 200 zuurkasten had en dat onderzoekers ze open lieten staan als ze niet in gebruik waren.
Zuurkasten zijn een van de grootste energievreters op de campus, zegt Stone, medevoorzitter van de Campus Energy Task Force. Deze kastachtige apparaten gebruiken ventilatoren om lucht weg te trekken uit de besloten omgeving van het laboratorium, waarbij sporen van giftige chemicaliën naar buiten worden gedragen, zodat onderzoekers ze niet inademen tijdens het doen van experimenten. Maar daarbij zuigen ze constant verwarmde of gekoelde lucht uit het gebouw. Het is alsof je je voordeur en je achterdeur de hele dag open laat staan, zegt Peter Cooper '70, manager duurzame engineering en utiliteitsplanning bij de facilitaire afdeling van MIT. Volgens één schatting, zegt hij, is een enkele zuurkast doorgaans goed voor evenveel jaarlijks energieverbruik als twee huizen - en er zijn er meer dan duizend op de campus.
Conventionele zuurkasten pompen lucht met dezelfde snelheid, of hun glazen deuren nu open of gesloten zijn. De afzuigkappen in gebouw 18 waren echter gekozen omdat de luchtstroom met tweederde daalt wanneer de deuren gesloten zijn, waardoor ze mogelijk veel minder verspillend zijn. Maar de onderzoekers sloegen het doel voorbij. Amanti ontdekte dat sommigen zelfs alarmen hadden uitgeschakeld die waren ontworpen om af te gaan wanneer de afzuigkappen meer energie verbruikten dan nodig was, waardoor de mute-knop werd geblokkeerd met stukjes papier, schreef hij.
Labhoofden hadden weinig reden om onderzoekers ertoe te brengen de kappen te sluiten. Individuele afdelingen en onderzoekers betalen hun eigen energierekening niet, zegt Cooper; het Instituut als geheel pakt de rekening. Als elk laboratorium moet betalen voor de energie die het gebruikt, kan dit onderzoekers motiveren om te besparen, zegt hij, maar het huidige beleid zal waarschijnlijk niet veranderen - en niet zonder reden. Bij MIT is het voor bijvoorbeeld een bioloog en een elektrotechnisch ingenieur gemakkelijk om samen een lab te vormen. Hoewel het soms een uitdaging kan zijn om ruimte toegewezen te krijgen, hoeven ze zich geen zorgen te maken dat de afdeling biologie en elektrotechniek hun budgetten bundelen, zegt hij. Als we onszelf vergelijken met andere onderzoeksuniversiteiten, is een groot deel van ons succes te danken aan het feit dat we onderling verbonden corridors en een gemeenschappelijk financieel systeem hebben.
Het blijkt dat mensen zelfs zonder financiële prikkel kunnen worden overgehaald om te veranderen. Nadat het hoofd van de scheikundeafdeling, Tim Swager, vernam hoe energiehongerig zijn gebouw was, besloot hij er iets aan te doen en ging op zoek naar een manier om de meest verspillende laboratoria bloot te leggen. Elke zuurkast is uitgerust met sensoren die registreren hoe ver de deuren openstaan en die informatie doorgeven aan een systeem dat de luchtstroom regelt. Swager vond $ 12.000 om een programma te ontwikkelen om de gegevens om te zetten in rapporten die alle laboratoria vergelijken, de best presterende identificeren en de ergste overtreders blootleggen.
De rapporten waren voor onderzoekers aanleiding om de kappen vaker te sluiten; dat bespaarde het Instituut ongeveer $ 24.000 per jaar en verminderde de uitstoot van kooldioxide met 93 ton alleen al in gebouw 18, volgens een analyse uitgevoerd door Dan Wesolowski, PhD '08. Ook al heeft de scheikundeafdeling zelf geen geld bespaard, zegt Cooper, door ze alleen informatie te geven veranderde hun gedrag.
Andere pogingen om gedrag te veranderen zijn aan de gang. Wesolowski deed, samen met andere studenten, ook onderzoek naar het gebruik van draaideuren in het MIT Medical-gebouw (E25). Bij het openen van een draaideur wordt gemiddeld acht keer zoveel lucht uitgewisseld als bij een draaideur. Dat is acht keer zoveel lucht die verwarmd of gekoeld moet worden, schreven de studenten. Ze concludeerden dat als iedereen de draaideuren in E25 zou gebruiken, MIT elk jaar bijna $ 7.500 aan aardgas zou besparen - genoeg om vijf huizen te verwarmen - en bijna 15 ton CO2-uitstoot zou elimineren. Uit hun onderzoek bleek ook dat veel mensen de draaideuren mijden omdat ze moeilijk te duwen zijn, een probleem dat de facilitaire afdeling sindsdien heeft aangepakt door ze te onderhouden en ervoor te zorgen dat ze goed werken. En Wesolowski ontdekte dat meer mensen deze deuren gebruiken als borden uitleggen waarom het een goed idee is en hen daarvoor bedanken. Permanente versies van die borden zijn nu op de hele campus geïnstalleerd.
Maar mensen ertoe aanzetten hun gedrag te veranderen, is niet genoeg. De $ 24.000 per jaar bespaard door bijvoorbeeld de zuurkasten te sluiten, was minder dan 7 procent van wat Amanti had verwacht; volgens de gegevens die Swager verzamelde, werden de kappen niet zo wijd opengelaten als Amanti had ingeschat, waardoor er veel minder energie werd verspild. Een ander probleem met gedragsveranderingen is dat ze niet altijd blijvend zijn. Een recent onderzoek naar energiezuinige gebouwen door het National Renewable Energy Laboratory in Golden, CO, toonde aan dat slechte gewoonten snel kunnen terugkeren: mensen die aanvankelijk reageerden op vragen om energie te besparen in een nieuw gebouw negeerden ze na een jaar. Op zijn minst vereist het behouden van besparingen door gedrag voortdurende educatie, zegt Lanou, vooral op een plaats als MIT, waar voortdurend nieuwe mensen binnenkomen.
Waar mensen echter falen, kan technologie soms helpen. En zelfs tegenvallende resultaten kunnen leerzaam zijn als ze voldoende data opleveren. Dergelijke gedetailleerde informatie ontbrak bij veel inspanningen om de energie-efficiëntie te verbeteren, omdat het uitvoeren van de nodige metingen kostbaar kan zijn; maar MIT heeft besloten zich te concentreren op het zorgvuldig kwantificeren van veranderingen in energieverbruik om te bepalen welke benaderingen werken en hoe goed.
Condenspotten en gegevensoverstromingen
De meeste projecten van MIT om het energieverbruik terug te dringen, winnen geen innovatieprijs. De lampen op de squashbanen van duPont brandden vroeger 24 uur per dag. Niet meer: aanwezigheidssensoren schakelen ze nu uit als niemand aan het spelen is. Evenzo heeft het installeren van aanwezigheidssensoren in de ijsbaan en het verwisselen van oude hogedrukgasontladingslampen voor fluorescentielampen het elektriciteitsverbruik voor verlichting gehalveerd, terwijl de ijsbaan twee keer zo helder is geworden. Toch wordt verwacht dat deze en soortgelijke veranderingen die op de hele campus worden doorgevoerd, zichzelf in iets meer dan twee jaar terugverdienen.
De facilitaire afdeling houdt de resultaten van dergelijke projecten nauwgezet bij om te verifiëren welke de moeite waard zijn. Om één energiebesparende maatregel te testen, vervingen ze defecte condenspotten in een van de twee bijna identieke slaapzalen op East Campus. Goed werkende condenspotten houden de stoom in radiatoren totdat deze condenseert en zijn warmte afgeeft; als ze niet werken, stroomt er continu stoom door. Dit maakt de radiator niet alleen te heet, maar verspilt ook veel energie in de stoom. Door de vallen op de hele campus te vervangen, werd in één jaar ongeveer $ 800.000 bespaard, meer dan de rekening van $ 765.000 voor de reparaties en de geïnstalleerde sensoren om het systeem te bewaken. Hoewel het meer kostte om de East Campus-sensoren te installeren dan om de condenspotten van de twee slaapzalen te repareren, beschouwt Cooper het geld als goed besteed, omdat het MIT in staat stelde de besparingen te kwantificeren.
Sommige veranderingen zijn afhankelijk van meer geavanceerde technologieën, in ieder geval om de problemen te identificeren die moeten worden opgelost. De grote gebouwen van MIT gebruiken verwarmings-, ventilatie- en airconditioningsystemen die heel anders zijn dan die in huizen. Enorme luchtbehandelingskasten regelen de temperatuur met stoomspiralen voor verwarming en gekoeldwaterspiralen voor koeling - beide gevoed door de centrale warmtekrachtkoppelingsinstallatie van MIT, die de afvalwarmte van elektriciteitsopwekking opvangt om stoom te maken die direct kan worden gebruikt of kan worden gebruikt om compressoren en koelkasten aan te drijven. Dergelijke luchtbehandelingskasten worden vaak bestuurd door een systeem dat gegevens registreert zoals temperaturen en stroomsnelheden van lucht en water, en drukverschillen in het kanaalwerk.
Het besturingssysteem van MIT, een van de grootste in Noord-Amerika, verzamelt en verzendt elke 15 minuten ongeveer 50.000 datapunten. Meestal wordt dit soort informatie niet bewaard of geanalyseerd; het wordt alleen gebruikt om de luchtbehandeling van moment tot moment te regelen. Maar de laatste tijd zijn een paar bedrijven begonnen met het opzetten van systemen die oorspronkelijk vastgelegde metingen in andere termen vertalen, zodat bepaalde gegevens uitgebreid kunnen worden gearchiveerd en geanalyseerd met behulp van computermodellen en algoritmen die zijn bedacht door werktuigbouwkundigen en andere experts. Dit type analyse helpt bedrijven te bepalen of een gebouw functioneert zoals het is ontworpen. Ze kunnen dan problemen identificeren en inschatten hoeveel het zal kosten om ze op te lossen.
MIT heeft een van deze bedrijven, het in Boston gevestigde Cimetrics, ingeschakeld om een aantal van zijn gebouwen te monitoren en te analyseren. Het bedrijf heeft tot nu toe manieren gevonden om meer dan $ 500.000 per jaar te besparen; ongeveer de helft van deze projecten is gerealiseerd. In gebouw E25 bleek bijvoorbeeld uit de metingen dat een nieuw systeem dat was ontworpen om een deel van de warmte op te vangen die door het ventilatiesysteem uit het gebouw werd gepompt, niet goed werkte. Onze jongens kropen door het leidingwerk en ontdekten dat het was ingestort, zegt Cooper. Zonder de analyse van Cimetrics was dit misschien nooit gevonden - en zeker niet snel genoeg om onder garantie te worden gerepareerd.
Maar terwijl de meeste gebouwen op de campus op het gebouwbeheersysteem staan, is het analyseren van alle vastgelegde gegevens moeilijk, duur en bijna onmogelijk om met de hand te doen voor meer dan 100 gebouwen op de campus van MIT, zegt Stephen Samouhos '04, SM '06, een doctoraatsstudent werktuigbouwkunde betrokken bij verschillende energieprojecten op de campus. Zelfs voor één gebouw is de analyse van besturingsgegevens zeer uitdagend om uit te voeren. Samouhos spreekt uit ervaring en heeft het gebouw voor informatiewetenschap en -technologie (N42) bestudeerd om mogelijkheden te identificeren om energie te besparen. Maar binnen enkele dagen na het installeren van sensoren in N42, vond hij manieren om het energieverbruik met 25 procent te verminderen. Eén bron van afval: de lichten bleven de hele nacht aan. Als je om dat gebouw heen loopt, kun je niet eens vinden waar de lichtschakelaars zijn, zegt hij. Hij ontdekte ook dat omdat het gebouw was ontworpen om een nooit geïnstalleerd datacenter te bevatten, dat veel warmte zou hebben gegenereerd, het een grotere airconditioner heeft dan nodig is. En hoewel die airconditioner het gebouw in ongeveer 20 minuten kan koelen, wordt hij vier uur voordat iemand arriveert voor de dag ingeschakeld. De oplossing is eenvoudig, zegt Samouhos: schakel gewoon een vakje uit in de besturingssoftware.
En in gebouw 6C ontdekte Samouhos dat aanwezigheidssensoren – ontworpen om de lichten uit te doen als er niemand in de buurt was – werden aangezien voor lichtschakelaars en uitgeschakeld waren. Het is de laatste mijl van het afronden van een project die ons ervan weerhoudt om te profiteren van de verwachte besparingen, zegt Samouhos. Het labelen van sensorschakelaars is niet zo moeilijk, benadrukt hij. Je moet gewoon iemand hebben om het te doen.
Het verzorgen van dergelijke details zal belangrijk zijn bij de bouw van een nieuwe campus, die gedeeltelijk wordt geleid door een proces dat geïntegreerd ontwerp wordt genoemd, zegt Leon Glicksman '59, PhD '64, een professor in bouwtechnologie en werktuigbouwkunde, die medevoorzitter is van de Campus Energy Taakgroep. Bij een geïntegreerd ontwerp worden efficiëntiemaatregelen, zoals beter geïsoleerde ramen met betere coatings om de warmte in de zomer buiten en in de winter binnen te houden, tegelijkertijd beschouwd als basissystemen zoals verwarming en airconditioning. Zo kan bijvoorbeeld worden gekozen voor een kleiner dan gebruikelijke airco, vooruitlopend op een lagere koelbehoefte. Het nieuwe Sloan-gebouw, dat volgens Glicksman waarschijnlijk het meest energiezuinige gebouw op de campus zal zijn, zal ramen gebruiken die in de winter energiebesparingen opleveren door meer zonne-energie op te vangen en toch de hoeveelheid warmte die 's nachts door de ramen verloren gaat, verminderen. Maar geïntegreerd ontwerpen loont alleen als gebouwbeheerders ervoor zorgen dat de energiebesparende ontwerpen werken zoals gepland. Dus de nieuwe gebouwen zullen worden gecontroleerd om energiebesparingen te bevestigen.
Meer doen
Al deze projecten zijn slechts een greep uit het werk op het gebied van energie-efficiëntie bij MIT. Hoogleraren zoals Harvey Michaels, een wetenschapper op het gebied van energie-efficiëntie bij de afdeling Stedelijke Studies en Planning, doen onderzoek naar effectieve benaderingen van overheidsbeleid. Samouhos werkt samen met Neal Gershenfeld, de directeur van MIT's Center for Bits and Atoms, om netwerken te ontwikkelen die gegevens kunnen verzamelen die goedkoper zijn dan de controlesystemen in grote gebouwen, en zelfs nog fijner gedetailleerd. Zo zou elke gloeilamp in een gebouw afzonderlijk kunnen worden bewaakt. Ze ontwikkelen ook algoritmen om deze informatie te gebruiken om bijvoorbeeld gebouwbeheerders te waarschuwen als verwarmingssystemen, zoals Samouhos het stelt, afdwalen in hun gedrag. De volgende stap is het ontwikkelen van software die mensen helpt te beslissen wat ze met de informatie doen. Ik kan niet zomaar zeggen: je koelmachine werkt niet, zegt Samouhos. Ik moet zeggen, uw koelmachine verspilt $ 100 per dag, en het rendement op uw investering voor u om een servicemanager te krijgen is x.
Maar ondanks alle bedrijvigheid op de campus vinden veel mensen dat er meer moet zijn. Ik denk niet dat we in de buurt zijn gekomen van wat we zouden moeten zien op het gebied van investeringen, zegt Jason Jay, een Sloan-doctoraatsstudent en lid van de Campus Energy Task Force. Hij wijst erop dat de afdeling facilitaire zaken voor $ 1 miljard aan kapitaalvernieuwingsprojecten heeft geïdentificeerd die zijn uitgesteld, waarvan vele een impact kunnen hebben op de energie-efficiëntie. En tot nu toe is er slechts $ 2 miljoen toegewezen aan de $ 14 miljoen aan energiebesparende projecten die de Sloan-groep heeft helpen identificeren. Geld is schaars, zeker in het huidige economische klimaat. Een kwart van die $ 2 miljoen kwam uit discretionaire fondsen - en volgens Theresa Stone zijn er dit jaar geen discretionaire fondsen beschikbaar.
De huidige manier om geld in te zamelen voor efficiëntieprojecten is om alumni en andere donateurs te vragen. Maar Jay zou graag zien dat MIT ook alternatieve financiering zoekt. Zelfs in deze economie, zegt hij, zijn bijvoorbeeld veel banken bereid leningen te verstrekken voor energie-efficiëntieprojecten, omdat hun resultaten zo betrouwbaar zijn.
Met dergelijke financiering zou MIT de saaie dingen kunnen doen, zoals het repareren van condenspotten en het plaatsen van tl-verlichting, zegt Jay. Dan kunnen we onze aandacht richten op de interessante en spannende dingen. Hij zou graag zien dat MIT technologieën uit het lab haalt en toepast op de campus, zowel als leermiddel voor studenten als als inspiratiebron voor groene architecten. Het zou MIT in staat stellen een demonstratiesite te zijn en een soort baken voor de rest van de wereld voor hoe leiderschap op het gebied van energie-efficiëntie eruit ziet, zegt hij.
Mogelijk krijgt hij binnenkort zijn wens, althans gedeeltelijk, wanneer de bouwruimte aan de noordkant van de campus wordt omgevormd tot het hoofdkantoor van het MIT-Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems. Ze gaan dat gebouw renoveren en er een toonbeeld van energie-efficiëntie van maken, zegt Glicksman. Het idee is om er een proeftuin voor nieuwe technologieën van te maken en te laten zien wat werkt.
Uiteindelijk is dat wat alle energie-efficiëntieprojecten van MIT zouden moeten doen, behalve geld besparen.