Czym jest „net-zero” w budynkach?

W ujęciu branżowym budynek zeroemisyjny (net-zero carbon) to obiekt, który w cyklu użytkowym ogranicza emisje do zera (operacyjnie), a w podejściu „whole-life” dodatkowo adresuje emisje wbudowane (materiały/konstrukcja), a pozostałe, trudne do uniknięcia emisje rozlicza transparentnie (np. poprzez kompensację/usuwanie). Ramy definicyjne i kryteria opracował WorldGBC oraz inicjatywy krajowe (np. UKGBC/UK Net Zero Carbon Buildings Standard).

Kontekst regulacyjny w UE (2024–2025)

Rewizja dyrektywy EPBD (Dyrektywa (UE) 2024/1275) kierunkowo prowadzi do „zero-emission building stock” do 2050 r., wzmacniając m.in. ocenę „smart readiness” (SRI) i integrację OZE, automatyki oraz magazynowania energii. Aktualne materiały Komisji i REHVA potwierdzają umocowanie SRI jako wspólnego schematu oceny gotowości budynków do technologii smart. Równolegle zaktualizowana dyrektywa EED (2023/1791) podnosi cele efektywności i akcentuje rolę sektora publicznego.

Predykcyjne zarządzanie energią: idea i techniki

Model Predictive Control (MPC) oraz metody data-driven (w tym uczenie maszynowe) przewidują zapotrzebowanie, ceny i warunki pogodowe, aby wyznaczać optymalne nastawy systemów HVAC, oświetlenia, ładowania EV i pracy magazynów. Przeglądy naukowe z 2023–2025 r. oraz studia przypadków (także z integracją PV+magazyn) dokumentują, że MPC poprawia zużycie/cena-jakość, choć wdrożenia „brownfield” wymagają solidnej inżynierii modeli i integracji OT/IT.Co to daje w praktyce?
– dynamiczne wyprzedzające sterowanie HVAC (prognozy pogody/obłożenia),
– przesuwanie obciążeń (load shifting) i arbitraż cenowy (time-of-use),
– współoptymalizacja z PV, buforem ciepła/chłodu i baterią,
– zachowanie komfortu przy mniejszym zużyciu/peakach. Potwierdzają to prace eksperymentalne/symulacyjne (m.in. MPC w budynkach biurowych/komercyjnych).

Net-zero w eksploatacji: rola elastyczności popytu i magazynów

IEA wskazuje, że elastyczność popytu (demand response, DR) wraz z magazynami ma pokrywać rosnący udział potrzeb systemu do 2030 r.; budynki „cyfrowe” (termostaty smart, OZE on-site, magazyny) ograniczają szczyty i koszty, zwiększając bezpieczeństwo sieci. Koncepcja „energy-flexible buildings” rozwijana w programie IEA EBC (Annex 67) podkreśla potrzebę standardów i praktyk

Architektura systemowa: od czujnika po rynek energii

• Warstwa lokalna (edge/BMS):szybkie sterowanie i zabezpieczenie komfortu; lokalna optymalizacja.

• Warstwa portfelowa/chmurowa:analityka, benchmarking, uczenie modeli, orkiestracja wielobudynkowa.

• Warstwa rynkowa:udział w DR/agregacji, rozliczenia dynamiczne, sygnały cenowe CO₂/energii.
  Aktualne raporty IEA („Energy Efficiency 2024”, WEO 2024) potwierdzają wzrost znaczenia digitalizacji i elastyczności w budynkach.

Mierzalne efekty: czego się spodziewać

Literatura naukowa (2023–2025) konsekwentnie raportuje, że wdrożenia MPC/predykcji w HVAC i systemach hybrydowych (PV+magazyn) mogą przynosić istotne oszczędności energii i/lub kosztów w zależności od klimatu, taryf i jakości modelu — zwykle z zachowaniem komfortu. Skala efektu jest lokalnie zmienna; kluczowe są dane, kalibracja i walidacja.Minimalne wymagania techniczne dla rzetelnego wdrożenia:

• Dane i modele:wiarygodne dane obiektowe (BMS/IoT), inwentaryzacja instalacji, cyfrowy bliźniak lub model energetyczny (np. EnergyPlus/IDF) do weryfikacji strategii.

• Integracja OZE i magazynów:sterowanie z prognozami irradiancji/produkcji, strategie ładowania/rozładowania pod DR i komfort.

• Komfort i jakość środowiska wewnętrznego:MPC z ograniczeniami komfortu (PMV/PPD, CO₂, wilgotność).

• Zgodność/regulacje UE: mapowanie na EPBD/SRI i EED (monitoring, raportowanie, gotowość smart, efektywność).

Wyzwania (bez „zielonej ściemy”)

• Modelowanie i utrzymanie modeli:koszty przygotowania i aktualizacji modeli mogą być barierą wdrożenia w budynkach złożonych/niestandardowych.

• Interoperacyjność i jakość danych:rozproszone protokoły i braki w metadanych ograniczają jakość predykcji/sterowania — wpływa to na ROI. (Wnioski przekrojowe z przeglądów MPC/DR).

• Ryzyko „net-zero na papierze”:wiarygodne standardy (np. UK Net Zero Standard) powstały m.in. po to, by ograniczyć greenwashing i wymagać spójnych granic systemu (operacyjne vs. wbudowane).

Jak oceniać postęp

• KPI operacyjne: zużycie energii [kWh/m²/rok], szczyty mocy [kW], koszty [PLN/kWh], komfort (PMV/PPD, CO₂), godziny poza zakresem.

• KPI emisyjne: operacyjny ślad CO₂e (lokalny miks energii, autogeneracja), wskaźnik GWP w cyklu życia dla nowych obiektów. (EPBD 2024 podkreśla GWP whole-life).

• KPI elastyczności: redukcja mocy szczytowej [%], energia przesunięta [kWh], przychody z DR/agregacji.

Konkluzja

Aby realnie zbliżać się do „net-zero” w eksploatacji, budynki potrzebują predykcyjnego sterowania, integracji OZE+magazynów i elastyczności popytu wpiętej w reguły rynku energii — wszystko w zgodzie z nową EPBD 2024, EED 2023/1791 i schematem SRI. To dojrzały już kierunek techniczny, udokumentowany badaniami i politykami publicznymi; jego efektywność zależy jednak od jakości danych, modeli i integracji.