Bygger bedre kunnskap for en mer bærekraftig byggebransje

Bygg og anlegg medfører store klimautfordringer: Internasjonalt står bygg for omtrent 40 prosent av alle klimagassutslipp. Energibruken i bygninger utgjør omtrent 1/3 av all energibruk i Norge. Vi bygger med materialer som har store klimaavtrykk. Mange vet heller ikke hvordan de kan få ned utslipp, eller det er usikkert hvem som skal betale for de endringene som kreves for å nå klimamål.

– Vi må få ned energibruken og utslippene knyttet til eksisterende bygg, og vi må få ned utslippene og bruke mer miljøvennlige materialer når vi bygger nytt, sier Arild Gustavsen. Han er senterleder for FME Zero Emission Neighbourhoods in Smart Cities (ZEN), et forskningssenter for miljøvennlig energi (FME) ved NTNU og SINTEF i Trondheim.

FME ZEN får 200 millioner kroner av Forskningsrådet, fordelt over åtte år, for å forske på nullutslippsområder. FME ZEN etterfølger det tidligere FME ZEB (Zero Emission Buildings), hvor de forsket på og utviklet ulike konsepter for nullutslippsbygg – bygg uten klimagassutslipp når det blir bygget og mens det er i drift. Ulike nullutslippsbygg finnes nå flere steder i Norge, blant annet Visund på Haakonsvern i Bergen, Campus Evenstad på Koppang og Heimdal videregående skole i Trondheim. Nullutslippsområder er tilsvarende områder uten klimagassutslipp.

– Områder er mer utfordrende enn bygg, blant annet fordi områder i tillegg har store utslipp knyttet til mobilitet, sier Gustavsen.

– Det er vår oppgave å undersøke hvordan vi kan få ned klimagassutslippene knyttet til mobiliteten i området. Vi må planlegge for at vi får de tjenestene vi trenger i nærheten av der vi bor, jobber og ellers oppholder oss, fortsetter han.

FME status gjør oss mer ambisiøse

I tillegg til status som FME og støtten fra Forskningsrådet, er senteret et spleiselag på 200 millioner kroner fra forskningspartnere, kommuner, offentlige virksomheter og industrien. FME ZEN jobber tett sammen med alle ledd i verdikjeden.

– Samarbeidet vårt med brukerpartnerne gjør det mulig å realisere bygningene og områdene i tråd med resultatene fra forskningen i senteret. Senteret utvikler ambisjonsnivået, og partnerne tar resultatene i bruk i etterkant, sier Gustavsen.

Utviklingen av nullutslippsområder innebærer samarbeid mellom ulike fagområder og er en omfattende oppgave. Gustavsen er derfor glad for statusen som FME.

– Det unike med å være et FME er volumet og at vi kan være mer langsiktig enn i vanlige forskningsprosjekter. Du kan realisere større prosjekter, være mer ambisiøs i planleggingen og gjennomføringen, og sikte høyere enn før, sier han.

– Samtidig kan vi være så tverrfaglige som vi må for å løse utfordringene. Det sier sitt at fem fakulteter ved NTNU og to institutter ved SINTEF er med i FME ZEN. På laget har vi med arkitekter, bygningsfysikere, VVS-ingeniører, økonomer og sosiologer, for å nevne noen.

Også viktig internasjonalt

FME ZEN er i gang med flere spennende prosjekter for å få ned utslippene knyttet til områdeutvikling. De har blant annet sett på hva som skal til for å få industrien til å bruke lavkarbonbetong. De har også kommet med anbefalinger som kan redusere klimagassutslipp fra byggematerialer, og vist at å implementere krav til nullutslippsbygg i tekniske forskrifter kan bidra til omfattende reduksjon av energibruken i bygninger i Norge.

FME ZEN utvikler ni pilot- eller forbildeområder hvor de samarbeider med næringsliv og kommuner for å teste resultatene og innovasjonene sine. Disse er:

• Campus Evenstad: Oppgradere universitetsområde ved Høgskolen Innlandet i Koppang. Prosjekteier: Statsbygg.
• Bodø: Nytt flyplassområde med hus og kontorer. Prosjekteier: Bodø kommune.
• Oksenøya og Flytårnet på Fornebu. Skole, barnehage, helsetjenester, idrett, bibliotek og kultursenter. Prosjekteier: Bærum kommune.
• Nytt senter på Furuset i Oslo: oppgradering og nybygg. Prosjekteier: Oslo kommune.
• NTNU Campus i Trondheim. Oppgradering og nybygg. Prosjekteier og -partnere: Trondheim kommune, NTNU, Trøndelag fylkeskommune og Statsbygg.
• Nytt senter på Sluppen i Trondheim. Oppgradering og nybygg, mobilitetsundersøkelser. Prosjekteier og -partnere: Trondheim kommune, NTNU, Trøndelag fylkeskommune og Statsbygg.
• Mære landbruksskole i Steinkjer. Oppgradering av bygg. Prosjekteier og -partnere: Trøndelag fylkeskommune, Steinkjer kommune, Nørd-Trøndelag Elektrisitetsverk.
• Ydalir i Elverum. Nytt boområde med skole og barnehage. Prosjekteier: Elverum kommune og Elverum tomteselskap.
• Zero Village i Bergen: Nytt boområde med barnehager og andre tjenester. Prosjekteier og -partnere: Boligutvikleren ByBo, Bergen kommune, MultiConsult, Snøhetta.

– Selv om forskningen vår er gjort i Norge under norske forhold, er resultatene også viktige i et internasjonalt perspektiv. Det sterke fokuset vi har hatt på nullutslippsbygg og ikke kun på energibruk, har gjort sitt til at også EU nå er tydeligere på dette. Internasjonalt står bygging og drift av bygg for nesten 40 prosent av klimagassutslippene, sier Gustavsen.

Kunstig intelligens kutter utslipp

Også når vi bygger har vi store utslipp – og kostnader. Anleggsmaskiner går på tomgang i nær halvparten av arbeidstiden og står for 20 prosent av klimagassutslippene fra bygg- og anleggsnæringen. Norge bruker omtrent 100 milliarder kroner i året på utbygging av infrastruktur. Mesteparten av kostnadene er knyttet til drivstoff, personell og drift av maskiner ved veiprosjekter.

Nå har entreprenørkonsernet Skanska etablert et forskningsprosjekt med SINTEF, Volvo og softwareselskapet Ditio for å utvikle en kunstig intelligens som skal hjelpe anleggsmaskiner til å jobbe mer effektivt. Forskningsprosjektet har en ramme på 19 millioner kroner, hvorav Forskningsrådet støtter halvparten gjennom finansieringstilbudet Pilot-E. Prosjektets visjon er i første omgang å kutte minst ti prosent av klimagassutslippene fra eksisterende maskinpark.

– Målet med prosjektet vårt er at vi i fremtiden kjører færre anleggsmaskiner mer effektivt, sier Lars Horn, leder i Skanska Digital og prosjektleder for forskningsprosjektet. – Vi mener visjonen om 10 prosent kutt er konservativt, og vi tror på et enda større mulighetsrom.

– Lykkes vi med prosjektet, vil vi kunne bygge vei raskere, billigere, med mindre CO2-utslipp og en bedre arbeidshverdag med mindre venting for maskinførerne, sier han.

Han anslår at anleggsmaskiner står på tomgang i 30-40 prosent av tiden.

– Noen tomgangskjøring må vi forvente samme hva. Anleggsmaskinene må stoppe og vente for å bli lastet, for eksempel. Men selv om vi bare kutter noen minutter med tomgangskjøring her og der, blir det mye til sammen, fordi det er et så stort og omfattende prosjekt å bygge en vei, forklarer han.

Lovende resultater

Metoden testes ut på et pilotprosjekt ved bygging av ny E16 ved Jevnaker i Viken fylke. Ditio har utviklet et program som logger data fra alle anleggsmaskiner som Skanska bruker: hvor og når de kjører, hvor mye de frakter, eller hvor de står i kø og venter. Sammen med data direkte fra anleggsmaskinene, som blant annet leveres av Volvo, og andre prosjekter bruker så forskerne i SINTEF maskinlæring til å regne ut den mest effektive driften av maskinene. Dette kan være avgjørelser om veivalg, drivstoffbruk, eller kjøremønster. Informasjon går øyeblikkelig tilbake igjen til føreren av maskinen eller anleggslederen.

– Vi jobber hele tiden med å trene opp algoritmene til å finne ut hva som er den beste måten å bygge vei på, sier Horn. Han forteller om lovende resultater snart halvveis i prosjektperioden på tre år:

– Vi vet ennå ikke sikkert om vi klarer å lage gode nok algoritmer som tar de beste avgjørelsene, men det ser positivt ut. På sikt tenker vi at hele anleggsbransjen kan bruke resultatene til å bli mer klimaeffektiv, og til å gi de ansatte en bedre arbeidshverdag. Lykkes vi, skal løsningen skal bli kommersielt tilgjengelig for hele anleggsbransjen.