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探访欧洲未来城市样板房:2.4平方公里的终极能效实验
发布时间: 2019-12-31 来源:未知 点击次数:

从一开始,“智慧用户”就被列为项目的四大支柱之一,使得静态的城市规划演变为动态的生活实验。不断探索能耗和排放下限的同时,阿斯波计划进一步降低运营成本。采集利用车库余热、将地暖切换为“地冷”,新的概念和点子正被检验。

这些楼宇本身也是能源实验的参与者。除了开发出一套新型的地下储能系统,ASCR还成功地收集并储存车库里的废弃热量,通过气热泵来加热供水。

阿斯波目前有213套这样的公寓。建筑外立面采用木材,看上去颇具简约设计感,高六层,一层为商业区,地下还有两层停车库。楼宇配置了光热板、光伏板和热泵,相比起普通的燃气取暖,每年可减少超过7成的二氧化碳排放。

目前,阿斯波的建筑和电网系统中已经安置150万个实时数据点,各类参数如同指纹一般反映出能源系统的各种状态。传统上针对高压网络的传感器和控制系统,进一步下沉到低压网络中进行精细化管理。

截至2019年初,ASCR已经就60个研究问题给出了方案,仅西门子公司就提交了11项相关的专利申请。

阿斯波 来源:ASCR

例如,作为城市中的重要基础设施,智慧楼宇也不仅只是能源消费者,也可能会制造能源,例如在屋顶上安装太阳能板,或者配有燃气轮机、热电联供系统等。

西门子智能基础设施集团全球销售负责人麦明锐(Markus Mildner)曾在接受澎湃新闻专访时阐述楼宇在未来城市中的角色转变:“过去的城市只是在消费能源,将别处电厂输来的电力配送到不同的场所。如今的城市电网不再只是配电网络,而是双向的,集中式能源和分布式能源并存。”

通过一款手机app,彼得可以实时查看室内的温度、空气质量和热水、电力的消耗情况,调节室内的灯光和通风,并可获得月度和年度数据的汇总。他甚至可以浏览每个设备,如冰箱、洗衣机的用电数据,从而判断要是换个能效更高的机器是否更划算。App本身也会根据数据提供一些节能小建议。

阿斯波学生公寓 澎湃新闻记者虞涵棋 图

与其说阿斯波是从一张白纸上从零画起,不如说是将过期草稿全面翻新。从1912年阿斯波机场落成后,到1954年维也纳国际机场启用之前,这里曾是奥地利民用和军用航空中心。1977年,阿斯波机场关闭,场地一度被用作汽车制造业的生产和训练基地。

据调查,欧洲大约有40%的能源终端消费在室内产生。因此,阿斯波智慧城市研究院的一个研究重点就是优化楼宇的能耗。这套系统将用户的生活习惯和节能行为都考虑其中,预测出精确的能源需求,从而在保障安全的同时实现有效供给。

彼得使用的智慧能源app 来源:ASCR

阿斯波智慧楼宇 澎湃新闻记者 虞涵棋 图

主动的楼宇

以人工湖为中心点,阿斯波2.4平方公里的土地有一半被划作公用。到2028年,阿斯波计划入住2万居民,并提供同样数量的工作岗位。

彼得生活习惯的一点一滴都会被记录下来,形成个性化方案。例如,他的公寓已经“记住”他每周一会在家远程办公,而每周四会在下班后去健身房,从而进行相应调节。

太阳能供暖自给自足的阿斯波校园 来源:ASCR

数据海洋

彼得在自供暖居民楼内租有一间50平的单人公寓,已经居住4年。出于对节能环保的看重,也出于对提前尝试新技术的兴趣,他自愿加入了阿斯波智慧城市的田园实验。

尽管智慧生活的概念已经普及,但我们谈论起它,往往还是会使用虚拟语气:早上被闹钟叫醒,咖啡机按照设定开始自动工作,手机弹出天气预报和空气质量情况。关门时顺便一键切换节能模式,关闭无线网络、暖气和不必要的家用电器,直到下班后在地铁上用手机远程启动。

彼得就是被这份绿意吸引到阿斯波的年轻人之一。通过2010年开通的2号地铁延伸线,他能很快前往工作地点。有了便捷的通勤保障,郊区崭新而相对廉价的住房就显得足够诱人。

312间绿色学生宿舍的电力由屋顶上的太阳能板产生,地暖和热水则来自集中供暖。未来,ASCR考虑将学生宿舍产生的能源与电力市场联动,根据电力价格的变化做出更划算的分配。

校园目前已经实现了太阳能供暖上的自给自足,并且能回收人群和设备散发的热量。该热力回收系统每年可节省195兆瓦时电量,折合1万欧元电费。ASCR认为,基于这项技术,“湖畔小镇校园”还有很大的节能空间。

阿斯波到底至少需要多少个传感器?这也是ASCR希望在实验中找到的答案,保证网络有效运营、辅助规划管理的同时,智慧城市的成本也需要斟酌。

阿斯波现有的智慧楼宇还包括一座校园和学生宿舍。“湖畔小镇校园”目前是维也纳最大的学校园区,包括11个托儿班和1所全日制小学。小学共有11个普通班级和7个特殊教育班级。

考虑到空调需求越发迫切,电动汽车不断增加,对于2.4平方公里范围内的未来城市实验而言,这又是一道新的“挑战关卡”。(本文来自澎湃新闻,更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)

一场生活实验

但对奥地利“湖畔小镇”阿斯波(Aspern)的111户居民而言,这一切都是现在进行时。通过一款日常使用的手机app,他们的生活痕迹在不知不觉间汇集成分析数据,作为未来的规划依据。

奥地利夏季白天的平均气温在23摄氏度作用,传统居民楼内不会装设空调。但在全球变热的大趋势下,欧洲夏季极端高温天气频发,消夏压力明显增加。帕莫表示,ASCR正研究将公寓既有的热泵供暖系统在夏季逆转成“地冷”功能,将于明年夏天上线测试。

从长远来看,灵活的智慧建筑也能在区域中低压电网中扮演更为主动的角色。阿斯波的绿色学生宿舍采用的楼宇能源管理系统(BEMS)不仅能实时监控楼宇能源网络的状态,也能预测何时楼宇会产生多余电量。

ASCR的核心研究理念是“整体大于个体相加”,因此,像彼得这样的“智慧用户”和像他的公寓这样的“智慧楼宇”所产生的数据,最终会利用“智慧通信技术”和“智慧电网”数据汇合,进入ASCR数据控制中心。这就是阿斯波智慧城市的四大支柱。

十月初的奥地利已经被阴冷天气笼罩,大衣和羽绒服成为常规装备。澎湃新闻记者来到了这座位于首都维也纳郊区的智慧城市样板。凭借50亿欧元的总投资额,这里也是欧洲最大的城市发展项目之一,被维也纳视作“百年机遇”。

阿斯波智慧公寓 来源:ASCR 

下一阶段,西门子与ASCR的合作重点是一栋运用 “数字化双胞胎”技术建造运营的办公楼,即最大限度仿真、包含从规划到运营阶段所有时空和技术数据的数字建模。如此,研究人员可以寻找法子,进一步降低建筑与网络基础设施运营成本,同时开发易于操作的解决方案。

能源田园实验的背后是阿斯波智慧城市研究院(ASCR),2013年由西门子奥地利公司、维也纳能源股份有限公司、维也纳电网股份有限公司和维也纳市政府合资成立,百余名来自不同学科领域的研究人员参与其中。

以人工湖为中心点,大片的田地暗示着新城才刚刚展开雏形。不过,这样的留白有一部分是刻意为之。阿斯波智慧城市研究院管理主任乔治·帕莫(Georg Pammer)说道,“湖畔小镇”集成现代城市各种尖端技术的同时,希望保留传统欧洲社会的自然风情。城里既穿行着高效环保的电动公交系统,又适合居民信步漫游。

与发电功能相伴而生的是储能需求。一旦阳光明媚或风力猛烈,产生过剩电力,就可以不同的方式储存到楼宇中,并在电网系统需要时从楼宇输出能源。

阿斯波位于维也纳郊区的东北角,隶属于目前发展最快的第二十二区“多瑙城”,距离维也纳市中心地标圣斯特凡大教堂大约17公里车程。