Grønne MIT

Steven Amanti brugte en god del af sit sidste år på MIT på at udspionere sine medstuderende og forskere. Fra november 2005 til april 2006, om dagen og på skæve timer om natten, aflagde han utallige besøg i Bygning 18, som huser 40 kemilaboratorier. Han kiggede ind i disse laboratorier, tog time-lapse-billeder og noterede noter og registrerede adfærd, han senere ville karakterisere som overdreven, uansvarlig og endda farlig.

Altid på Sikkerhedsforskrifter kræver, at korridorer i bygning 18 forbliver lysende døgnet rundt.

Som en del af sit speciale til en bachelorgrad i maskinteknik, dokumenterede Amanti, hvordan energi blev spildt i bygningen, en af ​​de største energiforbrugere på campus. På grundlag af sine observationer anslåede han, at MIT spildte så meget som $350.000 om året på opvarmning, køling og elektricitet, det ikke behøvede - kun for den ene bygning. Og, sagde han, instituttet kunne stoppe dette spild ved at tage skridt, der ville koste næsten ingenting.

Amantis undersøgelser faldt tilfældigvis sammen med begyndelsen af ​​MIT Energy Initiative (MITEI), en stor indsats for at fremme energiforskning og -uddannelse på instituttet. Da præsident Susan Hockfield diskuterede initiativet i november 2005, sagde hun, at udover at skabe innovative, miljøvenlige energiteknologier, var det også meningen, at det skulle inspirere til forandring i den måde, instituttet selv bruger ressourcer på: Jeg håber meget, at vi også vil lede ved eksempel og … modellere bæredygtig energipraksis på vores campus.

Siden da har MIT taget skridt til at få dette til at ske. Nye bygninger på campus er designet til at være mere energieffektive end konventionelle bygninger. Og fakultetet, personalet og studerende, der arbejder på flere forskellige projekter, har afsløret energispildende udstyr og praksis på tværs af campus, der kan stige til millioner af dollars om året. En gruppe studerende fra Sloan School of Management arbejdede f.eks. sammen med facilitetsafdelingen for at identificere energibesparende projekter, der kostede 14 millioner dollars, og som kunne betale sig tilbage på mindre end tre år. Allerede nu sparer en investering på $765.000 i et toårigt projekt instituttet for omkring $800.000 om året.

Multimedier

• Et panel af MIT-eksperter diskuterer energieffektivitetsteknologier under Energy Futures Week.

• På MIT Energy Conference i 2009 diskuterer et panel af eksperter 'håndtering af efterspørgsel'.

For at få projekter som disse i gang, oprettede sidste år MITs vicepræsident og kasserer, Theresa Stone, en ny MIT Energy Conservation Investment Fund med startpenge på $500.000. Alumni har siden givet yderligere 1,5 millioner dollars til MITEI Campus Energy Task Force Fund, inklusive en gave på 1 million dollars fra Jeffrey Silverman '68, der etablerede Silverman Evergreen Energy Fund. De penge, der spares gennem de projekter, der betales af disse fonde, vil blive geninvesteret i andre bevaringsprojekter.

Men at drive et forskningsinstitut bæredygtigt er ikke nogen nem opgave. Labs bruger langt mere energi end kontorer eller boliger, hovedsagelig af nødvendighed. Desuden er masser af grønne virksomheder ivrige efter at sælge løsninger, der måske ikke rigtig fungerer. En af de institutionelle forhindringer for at gøre noget ved energieffektivitet er den oplevede usikkerhed om omkostninger og besparelser, siger Steven Lanou, MCP '98, vicedirektør for miljømæssig bæredygtighed i MIT's Environment, Health and Safety Headquarters Office og medlem af MIT Energy Initiativets Campus Energy Task Force. Der er ofte skepsis over for løfter om bevaring. Hvad bliver pengene for pengene egentlig til?

Energisvin

Amantis time-lapse-billeder viste Building 18s lys, der lyser konstant dag og nat. Lyssensoraflæsninger afslørede, at bygningen var dobbelt så lys indeni som andre på campus. Men lysene, beregnede Amanti, tegnede sig kun for 5 procent af den brugte elektricitet. Hovedproblemet - grunden til, at denne bygning forbrugte mere energi pr. kvadratfod end nogen anden MIT-bygning bortset fra én - var, at den havde 200 stinkskabe, og forskere lod dem stå åbne, når de ikke var i brug.

Stinkskabe er et af de største energisvin på campus, siger Stone, der leder Campus Energy Task Force. Disse skabslignende enheder bruger ventilatorer til at trække luft væk fra laboratoriets lukkede miljø og bærer spor af giftige kemikalier udenfor, så forskerne ikke indånder dem, mens de laver eksperimenter. Men ved at gøre det trækker de konstant opvarmet eller afkølet luft ud af bygningen. Det er som at lade din hoveddør og din bagdør stå åben hele dagen, siger Peter Cooper '70, leder af bæredygtig ingeniørarbejde og forsyningsplanlægning i MIT's faciliteter. Ifølge et skøn, siger han, tegner et enkelt stinkskab typisk lige så meget årligt energiforbrug som to hjem - og der er mere end tusind på campus.

Konventionelle stinkskabe pumper luft i samme hastighed, uanset om deres glasdøre er åbne eller lukkede. Emhætterne i Bygning 18 var dog blevet valgt, fordi luftstrømmen falder med to tredjedele, når dørene lukkes, hvilket potentielt gør dem meget mindre spild. Men forskerne besejrede formålet. Amanti fandt ud af, at nogle endda havde deaktiveret alarmer designet til at lyde, når emhætterne brugte mere energi end nødvendigt, og blokerede mute-knappen med papirstumper, skrev han.

Laboratoriechefer havde ringe incitament til at få forskere til at lukke hætterne. De enkelte afdelinger og forskere betaler ikke deres egne energiregninger, siger Cooper; Instituttet som helhed tager fanen op. At kræve, at hvert laboratorium betaler for den energi, det bruger, kan motivere forskere til at spare, siger han, men den nuværende politik vil næppe ændre sig - med god grund. På MIT er det nemt for for eksempel en biolog og en elektroingeniør at danne et laboratorium sammen. Selvom det nogle gange kan være en udfordring at få tildelt plads, behøver de ikke at bekymre sig om, at biologiafdelingen og el-afdelingen skal kombinere deres budgetter, siger han. Når vi sammenligner os med andre forskningsuniversiteter, skyldes en stor del af vores succes, at vi har sammenhængende korridorer og et fælles finansielt system.

Som det viser sig, kan folk overtales til at ændre sig selv uden et økonomisk incitament. Efter at lederen af ​​kemiafdelingen, Tim Swager, lærte, hvor energisulten hans bygning var, besluttede han sig for at gøre noget ved det og gik på udkig efter en måde at afsløre de mest spildte laboratorier på. Hvert stinkskab er udstyret med sensorer, der registrerer, hvor langt åbne dørene er, og videresender denne information til et system, der styrer luftstrømmen. Swager fandt $12.000 til at udvikle et program til at konvertere dataene til rapporter, der sammenligner alle laboratorierne, identificerer de bedste performere og afslører de værste lovovertrædere.

Rapporterne fik forskerne til at lukke hætterne oftere; det sparede instituttet for omkring 24.000 dollars om året og reducerede kuldioxidemissioner med 93 tons i Bygning 18 alene, ifølge en analyse udført af Dan Wesolowski, PhD '08. Selvom kemiafdelingen ikke selv sparede nogen penge, siger Cooper, der bare giver dem information ændret adfærd.

Andre bestræbelser på at ændre adfærd er i gang. Wesolowski, sammen med andre studerende, studerede også brugen af ​​svingdøre i MIT Medical-bygningen (E25). I gennemsnit udveksles der otte gange så meget luft, når en svingdør åbnes, i modsætning til en svingdør. Det er otte gange så meget luft, der skal opvarmes eller afkøles, skrev eleverne. De konkluderede, at hvis alle brugte svingdørene i E25, ville MIT spare næsten 7.500 USD i naturgas hvert år – nok til at opvarme fem huse – og eliminere næsten 15 tons kuldioxidemissioner. Deres undersøgelse viste også, at mange mennesker undgår svingdørene, fordi de er svære at skubbe, et problem, som facilitetersafdelingen siden har løst ved at servicere dem og sørge for, at de fungerer korrekt. Og Wesolowski fandt ud af, at flere mennesker bruger disse døre, hvis skilte forklarer, hvorfor det er en god idé, og takker dem for at gøre det. Permanente versioner af disse skilte er nu installeret på tværs af campus.

Men at få folk til at ændre deres adfærd er ikke nok. De $24.000 om året, der blev sparet ved at lukke stinkskabene, var for eksempel mindre end 7 procent af, hvad Amanti havde forventet; ifølge de data, Swager indsamlede, blev hætterne ikke efterladt åbne så bredt, som Amanti havde estimeret, så langt mindre energi blev spildt. Et andet problem med adfærdsændringer er, at de ikke altid holder. En nylig undersøgelse af energieffektive bygninger fra National Renewable Energy Laboratory i Golden, CO, viste, at dårlige vaner hurtigt kan vende tilbage: Folk, der først reagerede på opfordringer om at spare energi i en ny bygning, ignorerede dem efter et år. At opretholde besparelser fra adfærd kræver i det mindste fortsat uddannelse, siger Lanou - især på et sted som MIT, hvor nye mennesker konstant kommer til.

Hvor folk fejler, kan teknologi dog nogle gange hjælpe. Og selv skuffende resultater kan være lærerige, hvis de giver nok data. Sådanne detaljerede oplysninger har manglet i mange bestræbelser på at forbedre energieffektiviteten, fordi det kan være dyrt at foretage de nødvendige målinger; men MIT har besluttet at fokusere på omhyggeligt at kvantificere ændringer i energiforbruget for at bestemme, hvilke tilgange der virker, og hvor godt.

Dampfælder og dataoversvømmelser

De fleste af MIT's projekter til at reducere energiforbruget vil ikke vinde nogen præmier for innovation. Lysene på duPonts squashbaner plejede at brænde 24 timer i døgnet. Ikke mere: Tilstedeværelsessensorer slukker dem nu, når ingen spiller. Ligeledes har installation af tilstedeværelsessensorer i skøjtebanen og udskiftning af gamle højintensive udladningslamper til lysstofrør halveret elforbruget til belysning, samtidig med at banen er blevet dobbelt så lysstærk. Alligevel forventes disse og lignende ændringer, der skal foretages på tværs af campus, at betale sig tilbage på lidt over to år.

Facilitetsafdelingen følger nøje resultaterne fra sådanne projekter for at kontrollere, hvilke der betaler sig. For at teste en energibesparende foranstaltning udskiftede de defekte dampfælder i en af ​​de to næsten identiske East Campus kollegiebygninger. Korrekt fungerende dampfælder holder dampen i radiatorer, indtil den kondenserer og afgiver sin varme; når de ikke virker, strømmer damp igennem kontinuerligt. Dette gør ikke kun radiatoren for varm, det spilder også meget af energien i dampen. Udskiftning af fælderne på hele campus sparede omkring 800.000 USD på et år, mere end at dække regningen på 765.000 USD for reparationerne og sensorerne installeret til at overvåge systemet. Selvom det kostede mere at installere East Campus-sensorerne, end det gjorde at reparere de to sovesales dampfælder, anser Cooper pengene for godt givet ud, da det gav MIT mulighed for at kvantificere besparelserne.

Nogle af ændringerne er afhængige af mere avancerede teknologier, i det mindste for at identificere de problemer, der skal løses. MITs store bygninger bruger varme-, ventilations- og klimaanlæg, der er meget forskellige fra dem, der bruges i boliger. Enorme luftbehandlere regulerer temperaturen med dampspiraler til opvarmning og kølevandsspiraler til køling – begge fodret af MITs centrale kraftvarmeværk, som opfanger spildvarmen fra elproduktion for at lave damp, der kan bruges direkte eller udnyttes til at drive kompressorer og køleskabe. Sådanne luftbehandlere styres ofte af et system, der registrerer data såsom temperaturer og strømningshastigheder for luft og vand og trykforskelle i kanalsystemet.

MITs kontrolsystem, et af de største i Nordamerika, indsamler og sender omkring 50.000 datapunkter hvert 15. minut. Typisk bliver denne form for information ikke bevaret eller analyseret; den bruges kun til at styre luftbehandlingen fra øjeblik til øjeblik. Men på det seneste er nogle få virksomheder begyndt at opsætte systemer, der oversætter målinger, der oprindeligt blev registreret, i forskellige termer, så visse data kan arkiveres og analyseres omfattende ved hjælp af computermodeller og algoritmer, der er udtænkt af maskiningeniører og andre eksperter. Denne type analyse hjælper virksomheder med at afgøre, om en bygning fungerer, som den er designet til. De kan derefter identificere problemer og vurdere, hvor meget det vil koste at løse dem.

MIT har hyret et af disse virksomheder, Boston-baserede Cimetrics, til at overvåge og analysere nogle af dets bygninger. Virksomheden har indtil videre identificeret måder at spare mere end $500.000 om året på; omkring halvdelen af ​​disse projekter er afsluttet. I bygning E25 afslørede aflæsningerne for eksempel, at et nyt system designet til at opfange noget af den varme, der pumpes ud af bygningen af ​​ventilationssystemet, ikke fungerede korrekt. Vores fyre kravlede gennem kanalsystemet og fandt ud af, at det var kollapset, siger Cooper. Uden analysen fra Cimetrics ville dette måske aldrig være blevet fundet - og bestemt ikke hurtigt nok til at blive rettet under garantien.

Men mens de fleste bygninger på campus er på bygningskontrolsystemet, er det svært, dyrt og næsten umuligt at udføre i hånden for over 100 bygninger på MIT's campus at analysere alle de opsamlede data, siger Stephen Samouhos '04, SM '06, en maskiningeniør ph.d.-studerende involveret i flere energiprojekter på campus. Selv for én bygning er kontroldataanalyse meget udfordrende at udføre. Samouhos taler af erfaring efter at have studeret informationsvidenskab og teknologibygning (N42) for at identificere muligheder for at spare energi. Men inden for få dage efter at have installeret sensorer i N42, fandt han måder at reducere energiforbruget med 25 procent. En kilde til affald: lysene forblev tændt hele natten. Hvis du går rundt i den bygning, kan du ikke engang finde, hvor lyskontakterne er, siger han. Han opdagede også, at fordi bygningen var designet til at rumme et aldrig installeret datacenter, som ville have genereret meget varme, har den et større klimaanlæg, end det har brug for. Og selvom dette klimaanlæg kan køle bygningen på omkring 20 minutter, tændes det fire timer før nogen ankommer til dagen. Rettelsen er enkel, siger Samouhos: bare fjern markeringen i ét felt i kontrolsoftwaren.

Og i bygning 6C opdagede Samouhos, at tilstedeværelsessensorer – designet til at slukke lyset, når ingen var i nærheden – var blevet forvekslet med lyskontakter og slukket. Det er den sidste mile for at afslutte et projekt, der forhindrer os i at udnytte de forventede besparelser, siger Samouhos. Det er ikke særlig svært at mærke sensorkontakter, påpeger han. Du skal bare have nogen til at gøre det.

At tage sig af sådanne detaljer vil være vigtigt i nybyggeri af campus, som til dels bliver styret af en proces kaldet integreret design, siger Leon Glicksman '59, PhD '64, professor i bygningsteknologi og maskinteknik, der leder Campus Energy Special Enhed. I integreret design betragtes effektivitetstiltag – såsom mere grundigt isolerede vinduer med bedre belægninger for at holde varmen ude om sommeren og inde om vinteren – samtidig med grundlæggende systemer som varme og klimaanlæg. På den måde kan eksempelvis et klimaanlæg, der er mindre end normalt, vælges i forventning om lavere kølebehov. Den nye Sloan-bygning, som Glicksman siger, sandsynligvis vil være den mest energieffektive bygning på campus, vil bruge vinduer, der vil øge energibesparelser om vinteren ved at opfange mere solenergi og alligevel reducere mængden af ​​varme, der går tabt gennem vinduerne om natten. Men integreret design betaler sig kun, hvis bygningsledere sørger for, at de energibesparende designs fungerer som planlagt. Så de nye bygninger vil blive overvåget for at bekræfte energibesparelser.

Gør mere

Alle disse projekter er blot et udpluk af det energieffektivitetsarbejde, der foregår på MIT. Professorer som Harvey Michaels, en energieffektivitetsforsker ved Institut for Bystudier og Planlægning, forsker i effektive tilgange til regeringens politik. Samouhos arbejder sammen med Neal Gershenfeld, direktøren for MIT's Center for Bits and Atoms, for at udvikle netværk, der kan indsamle data billigere end kontrolsystemerne i store bygninger - og i endnu finere detaljer. For eksempel kunne hver pære i en bygning overvåges separat. De udvikler også algoritmer til at bruge denne information til at gøre sådanne ting som at advare bygningsforvaltere, hvis varmesystemer, som Samouhos udtrykker det, afviger i deres adfærd. Det næste skridt er at udvikle software, der hjælper folk med at beslutte, hvad de skal gøre med informationen. Jeg kan ikke bare sige, at din køler ikke virker, siger Samouhos. Jeg må sige, at din køler spilder $100 om dagen, og investeringsafkastet for dig at få en servicemanager er x.

For al aktiviteten på campus synes mange dog, at der burde være mere. Jeg tror ikke, vi har set nogen steder i nærheden af, hvad vi burde se i form af investeringer, siger Jason Jay, en Sloan-doktorand og medlem af Campus Energy Task Force. Han påpeger, at facilitetsafdelingen identificerede kapitalfornyelsesprojekter til en værdi af 1 milliard dollars, der er blevet udskudt, hvoraf mange kan have en indvirkning på energieffektiviteten. Og indtil videre er der kun afsat 2 millioner dollars til de energibesparende projekter på 14 millioner dollars, som Sloan-gruppen hjalp med at identificere. Penge er knappe, især i det nuværende økonomiske klima. En fjerdedel af disse 2 millioner dollars kom fra skønsmæssige fonde - og der er ingen skønsmæssige midler til rådighed i år, ifølge Theresa Stone.

Den nuværende tilgang til at skaffe penge til effektivitetsprojekter er at spørge alumner og andre donorer. Men Jay vil gerne se, at MIT også opsøger alternativ finansiering. Selv i denne økonomi, siger han, er mange banker for eksempel villige til at yde lån til energieffektivitetsprojekter, fordi deres resultater er så pålidelige.

Sådan finansiering kunne give MIT mulighed for at få de kedelige ting gjort, som at reparere dampfælder og sætte i lysstofrør, siger Jay. Så kan vi vende opmærksomheden mod de interessante og spændende ting. Han så gerne, at MIT begynder at tage teknologier ud af laboratoriet og anvende dem på campus, både som et læringsværktøj for studerende og som en inspirationskilde for grønne arkitekter. Det ville give MIT mulighed for at være et demonstrationssted og et slags fyrtårn for resten af ​​verden for, hvordan lederskab i energieffektivitet ser ud, siger han.

Han kan snart få sit ønske, i det mindste delvist, når bygningsrum på nordsiden af ​​campus bliver omdannet til hovedkvarteret for MIT-Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems. De kommer til at renovere den bygning og gøre den til et udstillingsvindue for energieffektivitet, siger Glicksman. Ideen er at gøre det til en prøveplads for nye teknologier og at demonstrere, hvad der virker.

I sidste ende, ud over at spare penge, er det, hvad alle energieffektivitetsprojekter på MIT skal gøre.

skjule