[INTERVJU] Stručnjakinja za pametne zgrade o budućnosti zgradarstva i utjecaju umjetne inteligencije
Tea Žakula, docentica i voditeljica Laboratorija za energetsku učinkovitost na Fakultetu strojarstva i brodogradnje (FSB) zahvaljujući laboratoriju godinama surađuje s brojnim domaćim i inozemnim institucijama na temama naprednog upravljanja u zgradama, sudjelovanja zgrada u sustavu pametnih mreža, računalnim simulacijama i energetskoj učinkovitosti u području zgradarstva, pasivnim strategijama grijanja i hlađenja te toplinskoj ugodnosti. Što nam donosi budućnost zgradarstva ali i napredak na području umjetne inteligencije, Tea Žakula otkrila je u intervjuu za Bauštela.hr.
Foto: Unsplash; Privatna arhiva
Tea Žakula, docentica i voditeljica Laboratorija za energetsku učinkovitost na Fakultetu strojarstva i brodogradnje na FSB-u, na sveučilište Massacusetts Institute of Technology (MIT) završila je znanstveni magisterij te doktorat, s glavnom specijalnošću iz područja energije, te sekundarnom iz područja poduzetništva.
Tijekom diplomskog i poslijediplomskog studija dodijeljene su joj brojne nagrade, od čega se mogu izdvojiti stipendije Energy Fellowship i Martin Fellowship, koje se dodjeljuju izvrsnim studentima MIT-a za istraživanje u području održivog razvoja i energetike. Također je boravila na stručnoj praksi na sveučilištu Harvard University (Cambridge, MA, SAD) te predavala na sveučilištu Northeastern University (Boston, MA, SAD).
Ipak, odlučila se vratiti u Hrvatsku.
Po povratku iz SAD-a inicirala je ideju o osnivanju Laboratorija za energetsku učinkovitost pri FSB-u, s ciljem unapređenja kvalitete istraživanja i edukacije u području energetske učinkovitosti. Zahvaljujući laboratoriju godinama surađuju s brojnim domaćim i inozemnim institucijama na temama naprednog upravljanja u zgradama, sudjelovanja zgrada u sustavu pametnih mreža, računalnim simulacijama i energetskoj učinkovitosti u području zgradarstva, pasivnim strategijama grijanja i hlađenja te toplinskoj ugodnosti.
Baš zato odlučili smo s njom razgovarati o utjecaju novih tehnologija, modernom zgradarstvu, održivosti ali i utjecaju umjetne inteligencije na buduću granju.
Energetske potrebe rastu, kao i onečišćenje zraka koje snažno utječe na život ljudi. U kojem smjeru treba ići tehnologija da bi spriječili katastrofalne posljedice?
Danas već postoje izvrsne tehnologije kojima možemo ostvariti ogromne pomake u području energetike i utjecaja na okoliš. Međutim, energetski sektor i sektor zgradarstva ubrajaju se u prilično konzervativne industrije s pristupom „business as usual“. Dakle, nije problem u tehnologiji, već u nama.
Također, često se određene tehnologije „guraju“ i prikazuju kao sveti gral, djelomično zbog određenih lobija, djelomično zbog nerazumijevanja područja i nekritičnosti. Osim toga, ako govorimo o utjecaju na okoliš, onda je pravo pitanje šta napraviti s primjerice Kinom, Indijom? Da stavimo stvari u perspektivu, kada se analizira potrošnja primarne energije u svijetu u 2019. godini, cijela EU je imala udio potrošnje od 12% (s godišnjim smanjenjem od 1,4%), Kina 24% (s godišnjim rastom od 4,4%) a cijela Azija 44% (s godišnjim rastom od 3,3%). Nažalost, niti u struci niti u medijima još uvijek nema ozbiljne diskusije o ovoj temi.
Što su to pametne zgrade i po čemu su one toliko posebne?
Glavni princip pametnih zgrada predstavlja sposobnost zgrade da na energetski učinkovit način osjeti, interpretira, komunicira i aktivno odgovara na promjenjive uvjete korištenja. Važni parametri koji utječu na rad zgrade su vanjski uvjeti, ali također i zahtjevi korisnika.
Pametna zgrada je također ona koja na aktivan način može sudjelovati u radu energetske mreže, pogotovo u današnje vrijeme kada se promoviraju obnovljivi izvori energije čija je proizvodnja sporadična i ovisna o nekontroliranim vremenskim uvjetima. Prema tome, glavne značajke pametne zgrade su energetski učinkovit način rada, fleksibilnost u odnosu na energetsku mrežu, te, najvažnije, informativan i aktivan odnos zgrade prema svojim korisnicima.
Koliko na njihov razvoj utječe sam razvoj tehnologije?
Na razvoj pametnih zgrada dakako utječe razvoj tehnologije, iako je tehnologija koju danas posjedujemo dovoljno razvijena da se mnoge zgrade učini pametnima. Puno je važnije kroz daljnji razvoj utjecati na cijenu dostupnih tehnologija kao što su senzori, softveri te razvoj umjetne inteligencije.
S razvojem tehnologije njihova cijena pada te postaju primjenjiviji za širu upotrebu. Međutim, sektor zgradarstva je vrlo inertan sektor koji sporo prihvaća nove tehnologije i to je razlog zašto ne vidimo znatno veću primjenu modernih tehnologija.
Koliki utjecaj na pametne zgrade ima umjetna inteligencija i što možemo po tom pitanju očekivati u budućnosti?
Trenutno je u svijetu umjetna inteligencija u zgradarstvu goruća tema o kojoj se puno istražuje i priča. Objavljena je gomila znanstvenih istraživanja koja ukazuju na veliki potencijal primjene umjetne inteligencije u zgradarstvu pri čemu se može uštedjeti do 50% potrebne energije u zgradi, a u isto vrijeme povećati zadovoljstvo korisnika za do 30%.
Trenutno različite grupe istraživača u svijetu rade na bržoj i široj primjeni umjetne inteligencije u zgradarstvu (uključujući i naš Laboratorij) te se u budućnosti može očekivati veći zamah ove tehnologije. U kontekstu optimizacije i obrade velike količine podataka na učinkovit način, umjetna inteligencija je svakako uspješnija od ljudske.
Kako stojimo s “pametnim” zgradama u Hrvatskoj i primjenjuje li se slična tehnologija i na kuće?
Općenito u cijelom svijetu se pridjev „pametno“ prilično eksploatira na način da se svaka zgrada s malo većim brojem senzora od uobičajenog proglašava „pametnom“.
Poanta pametne zgrade nije u količini senzora niti u prikazu lijepih dijagrama potrošnje energije, već, između ostalog, načinu korištenja svih dostupnih podataka na zgradi za smanjenje potrošnje resursa i povećanje kvalitete života korisnika zgrade. Prije samo par mjeseci je na razini Europske Unije objavljen prvi dokument kojim se pokušava kvantificirati inteligencija zgrade, a upravo kako bi se spriječilo neadekvatno korištenje koncepta pametnih zgrada. Pokušali smo korištenjem ove metodologije izračunati inteligenciju jedne tipične nove poslovne zgrade, s relativno velikom količinom senzora i najmodernijim sustavom upravljanja. Inteligencija takve zgrade je na razini oko 30% od maksimalno mogućega, što znači da imamo još puno prostora za poboljšanja.
Ne postoj nikakva zapreka da se „pametni“ sustavi primjene na kuće, dapače, ali je investicija uglavnom brže isplativa za zgrade s intenzivnijom potrošnjom energije, poput poslovnih zgrada, škola, bolnica i proizvodnih pogona.
Koji su vrući trendovi kada je u pitanju razvoj tehnologije i održivosti u području zgradarstva?
Proizvođači sustava grijanja, hlađenja i ventilacije zgrade razvili su svoje proizvode na izvrstan način i svaki od tih proizvoda sam za sebe funkcionira na visokoj razini učinkovitosti. Problem je što je njihov rad manje učinkovit kada su spojeni zajedno u jednu cjelinu, jer trenutno izostaje optimizacija svih sustava na razini zgrade. U svijetu se puno istražuje o mogućim načinima optimalnog upravljanja sustavima u zgradi.
Trenutno je najnaprednija vrsta upravljanja energijom u zgradama prediktivno upravljanje koje uključuje umjetnu inteligenciju za optimalan način upravljanja. Međutim, ono što je izazovno i apsolutno nužno jest kontinuirano uključivanje ljudi (korisnika zgrade) u sustav upravljanja. Goruće je pitanje na koji način uključiti ljudske želje i potrebe u upravljački algoritam.
Na FSB-u pokrećete predmet koji se zove ‘Niskougljične i pametne zgrade’. Možete li nam reći nešto o važnosti tog projekta?
Predmet je započeo ovaj semestar s idejom da studenti primijene sva znanja koja su do tada stekli na praktičnom projektu osmišljavanja niskoenergetske, pametne zgrade. U praksi to znači da im na početku semestra predstavim zgradu za analizu te oni u timovima kroz semestar rade na prijedlogu rješenja kroz optimizaciju ovojnice zgrade, sustava grijanja, hlađenja, ventilacije, rasvjete, proizvodnje energije te automatizacije zgrade.
Ove godine radimo na postojećoj zgradi javne namjene u Hrvatskoj Kostajnici, a koja bi u budućnosti trebala ići u energetsku obnovu. Ideja je da na kraju semestra pobjednički tim, dakle onaj za koji procijenimo da ima najbolje rješenje, gradu Hrvatska Kostajnica dostavi svoje rezultate i prijedloge. Vjerujem da će ova saznanja biti vrlo korisna kada krene stvarna energetska obnova tog objekta. Tijekom semestra imamo i gostujuće predavače iz drugih struka koji imaju bogato praktično iskustvo. Konačno, studenti dva puta kroz semestar svoja rješenja prezentiraju interdisciplinarnom panelu stručnjaka u kojem sudjeluju inženjeri strojarstva, elektrotehnike, građevine, arhitekture, investitor, izvođač.
Ideja je od panela dobiti povratnu informaciju i kritički osvrt na predložena rješenja kako bi ih mogli unaprijediti u sljedećoj fazi. Panel na kraju odlučuje o pobjedničkom timu na temelju kriterija: održivost rješenja (potrošnja energije, inteligencija zgrade, praktičnost primjene), kvaliteta proračuna, vrijednost za novac te kreativnost rješenja.
Nedavno ste krenuli i u projektiranje i izgradnju zgrade od 1800 kvadratnih metara koja će biti dio škole Ruđer Bošković, ali će se koristiti i kao živi laboratorij za pametne zgrade i obnovljive izvor energije…
Tehnička škola Ruđera Boškovića u suradnji s Laboratorijem za energetsku učinkovitost FSB-a razvija živući laboratorij za razvoj i testiranje naprednih tehnologija u zgradama. Živući laboratorij koristit će se za edukaciju i znanstvena istraživanja u području pametnih zgrada, energetske učinkovitosti, obnovljivih izvora energije i pametnih mreža. Također će predstavljati platformu za suradnju i transfer znanja u poslovni sektor te korištenje rezultata projekta od strane tijela državne uprave za donošenje strateških odluka. Zgrada će biti opremljena najnaprednijim sustavima grijanja, hlađenja, ventilacije, mjerenja vanjskih uvjeta, potrošnje energije i parametara u prostoru te naprednog upravljanja.
Znanstveno-istraživački rad obuhvatit će razvoj umjetne inteligencije za napredno upravljanje i sudjelovanje zgrada na pametnim mrežama. Pri tome će naglasak biti na uključivanju preferencija korisnika za optimizacijske procese u stvarnom vremenu. Projekt će također obuhvatiti istraživanje širenja aerosola, povezano s prijenosom virusa COVID-19, u ovisnosti o vrstama ventilacijskog sustava. Znanstveno-istraživački rad provodit će se u suradnji sa Massachusetts Institute of Technology (SAD) i nacionalnim laboratorijem Lawrence Berkeley National Laboratory (SAD).
Radite kao vanjska stručnjakinja Europske Komisije za evaluaciju i praćenje Horizon 2020 projekata, a prošle godine ste kao gostujuća znanstvenica radila u nacionalnom laboratoriju Lawrence Berkeley National Laboratory koji provodi istraživanja za US Department of Energy. Koji su vam daljnji planovi u radu?
U poslu se vodim uvijek istom logikom – ulaziti u projekte koji su mi izazov, kroz koje mogu dalje učiti te se okružiti timom suradnika koji su top. U tom pristupu sam prilično beskompromisna. Iako sam odlučila ostati na fakultetu, prvenstveno zbog velike želje za radom i prenošenjem znanja mladim ljudima, nisam tip znanstvenika koji se previše opterećuje uobičajenim zahtjevima akademije, već se pokušavam fokusirati na primjenu znanja u realnom sektoru. U tom kontekstu me puno više zanima koliko ću zgrada i energetskih sustava u idućih 10 godina uspjeti unaprijediti, a ne koliko ću znanstvenih članaka objaviti.
Također mi je velika strast pokretati projekte za koje vjerujem da donose neku novu, svježu ideju u sustav u kojem se nalazim. Primjerice, od ovog semestra na FSB-u predajem predmet Poslovne kompetencije koji obuhvaća tri cjeline: komunikacijske vještine, pregovaračke vještine te vođenje projekata i projektnih timova. Ideja je mlade ljude koji jako puno znaju o inženjerstvu pripremiti za realni svijet gdje su „meke“ vještine iznimno bitne. Predmet je baziran na velikoj interakciji i učenju od vrhunskih stručnjaka iz poslovnog sektora te ljudi s bogatim međunarodnim iskustvom.
