A Working Lab - en av världens största likspänningsinstallationer

Kontorshuset A Working Lab är en del av Johanneberg Science Park vid Chalmers i Göteborg. Den fungerar som en innovationsarena inom samhällsbyggnad och lärandemiljöer och är en fysisk länk mellan akademi, näringsliv och samhälle. Byggnaden är certifierad för Miljöbyggnad Guld och är idag den mest intelligenta byggnaden i Akademiska Hus fastighetsbestånd.

Inom ramen för FED-projektet (the Fossil free Energy District) har Akademiska Hus testat nya lösningar som skall skapa förutsättningar för ett helt fossilfritt samhälle. Kort sagt tar de till vara på all överskottsenergi genom Micro-grids som överför energin mellan ca 50 olika byggnader i området, med fördelning dit den bäst behövs.

Bland innovationsprojekten finns flera intressanta exempel – till exempel ett elnät för likström (DC) från solceller med batterilagring, samt en fastighet som byggts med minimal klimatpåverkan och utan behov av vädertält.

– Ett elnät för likström gör det möjligt att dra maximal nytta av den solproducerade elen från taket, då effektförluster i omvandlingsprocessen mellan likström och växelström i princip helt försvinner, säger Jonas Hansson, innovationsledare för projektet i innovationsarenan A Working Lab. Vi vill också dra nytta av solelen dygnet runt och gör det genom ett batterilager där vi sparar överskott från soltimmarna under dagen. De här lösningarna ger en jämnare energianvändning och kapar dyrbara effekttoppar, fortsätter Jonas.

Projektet har kantats av en rad utmaningar, som samverkansaktörerna Akademiska Hus, RISE, Ramböll och Afry har fått erfara. En av utmaningarna var att hitta leverantörer som kan förse A Working Lab med produkter som är kompatibla och kan drivas direkt med likströmmen från solceller och batterilager.

En rad produkter identifierades som tänkbara likströmsdrivna elförbrukare – bland andra fläktaggregat, pumpar, varmvattenberedare, styr- och reglersystem, passersystem, nödbelysning, allmänbelysning, it-switchar och fordonsladdning.

På grund av svårigheter att matcha mot rätt spänningsnivå blev det till slut fläktaggregat och allmänbelysning som lyckades drivas med likström. Det finns också exempel på produkter som kan drivas direkt med likström, till exempel mobiltelefoner, datorer, USB-drivna datortillbehör, skrivbordslampor, kopieringsapparater och kaffebryggare.

Lösningen blev till slut en svenskutvecklad bidirektionell växelriktare från den svenska teknikutvecklaren Ferroamp. EnergyHub är en växelriktare som kan omvandla både likström till växelström och vice versa.

- Den här fastigheten som uppförts av Akademiska Hus är ett bra exempel på vad vi vill åstadkomma med våra systemlösningar. I takt med att kostnaden för att distribuera el stiger, samtidigt som behovet av att nyttja mer ren el för bland annat utbyggnaden av elektromobilitet ökar, så ökar behovet av lokala lösningar för att hantera effekttoppar, säger Björn Jernström, grundare och CTO på Ferroamp.

- Vi vet att det i vissa fall inte är ekonomiskt genomförbart att utöka serviser, gräva upp gator och betala för dyra effektabonnemang. Då är solpaneler på hustaken och de likströmsnät samt lösningar för fasbalansering och batterilager som vi utvecklar en del av lösningen. Effektförlusten blir minimal och fastighetsägaren får själv både makt och medel att agera ekonomiskt och miljömässigt hållbart. Det här är oss veterligen den största kommersiella fastigheten i världen som är byggd med likströmsteknik, fortsätter Björn Jernström.

För det DC-drivna elsystemet fanns ytterligare utmaningar, till exempel att hitta belysningsarmaturer och fläktmotorer som klarar 760 Volt likström – som är den spänning som EnergyHub-systemet hanterar. Standardprodukter eftersträvades som kunde utnyttja spänningsnivån direkt, utan omvandlingsförluster.

En standardfläkt till ventilationsaggregatet som klarar 670 Volt hittades till slut – dock ingen som klarade 760 Volt. Där kom en ESO-enhet (Energy Storage Optimizer) från Ferroamp till nytta – som normalt används till batterilager – och som efter anpassningar kunde sänka DC-spänningen till 670 Volt.

För belysningen i byggnaden kunde DC-anläggningens mittpunkt för symmetrisk balans användas – det vill säga där 760 Volt delas upp i de två spänningskomponenterna +380 Volt och -380 Volt – och där marknaden erbjuder belysningsdon till LED-armaturer som klarar spänningsområdet 380 - 400 Volt DC. Det möjliggjorde att hela byggnadens allmänbelysning nu kan drivas med likström.

Nu finns två parallella elnät och elcentraler i byggnaden – dels för vanlig växelström, dels för likström. Likströmsnätet har även kompletterats med ett batterilager på 300 kWh, som levererats av Ferroamp, med egna ESO-enheter, och som är anpassat till fastighetens EnergyHub-system.

Det står klart att A Working Lab i Johanneberg Science Park har framtidens för sig, med visionen att bli den ledande långsiktiga arenan, där innovationer testas inom en rad områden. Byggnaden är certifierad enligt Miljöbyggnad nivå Guld, med energianvändning < 35 kWh / kvm / år exklusive hyresgästers energianvändning, tack vare höga ambitioner både vad gäller klimatanpassning, resurseffektivitet och lågt CO2-avtryck.