Computerwetenschapper Anjana Mohandas Sheeladevi toont aan dat intelligente, op de gebruikersgerichte energiebeheersystemen de energie-efficiëntie en het gebruikerscomfort in slimme gebouwen kunnen verbeteren.
Het onderzoek van Mohandas Sheeladevi richtte zich op de ontwikkeling van een op het Internet of Things (IoT) gebaseerd, op de gebruiker gericht energiebeheersysteem dat comfort, privacy en duurzaamheid in slimme gebouwen in evenwicht brengt. De wetenschappelijke vraag was hoe gepersonaliseerde energie-efficiëntie kan worden bereikt en tegelijkertijd het welzijn van de gebruiker, de gegevensprivacy en de milieuverantwoordelijkheid kunnen worden gewaarborgd. Vier belangrijke onderzoeksuitdagingen vormden de basis van het onderzoek:
- Het ontwerpen van op comfort gebaseerde geautomatiseerde besturingssystemen via algoritmen voor lokalisatie van gebruikers en ruimtelijk-temporeel apparaatbeheer;
- Het waarborgen van de privacy in gepersonaliseerde automatisering door het ontwikkelen van privacybeschermende methoden voor gebruikersvoorkeuren;
- Het creëren van geïntegreerde systemen voor gebouwen met meerdere gebruikers die het energiegebruik optimaliseren en het verbruik vertalen naar gepersonaliseerde CO2-voetafdrukken;
- Het ontwerpen van een duurzaamheidsbewust energiebeheersysteem dat rekening houdt met de behoeften van meerdere belanghebbenden en de technische, sociale en ecologische haalbaarheid beoordeelt.
Geïnspireerd door de wereldwijde transitie naar energieneutrale gebouwen, stelde dit onderzoek het EnSAF-framework voor om schaalbare, contextbewuste en duurzame energieoplossingen voor slimme gemeenschappen mogelijk te maken.
Toekomstbestendig en duurzaam
Dit onderzoek toont aan dat intelligente, gebruikersgerichte energiebeheersystemen zowel de energie-efficiëntie als het gebruikerscomfort in slimme gebouwen aanzienlijk kunnen verbeteren. Het ontwikkelde Multimodel Energy Management System (MEnMS) integreert IoT-technologieën, data-analyse en voorspellende besturing om het energieverbruik dynamisch te optimaliseren met behoud van duurzaamheid. Door middel van realtime detectie en adaptieve algoritmen beheert het systeem autonoom gebouwfuncties – zoals verlichting en de bediening van apparaten – op basis van de voorkeuren en gedragspatronen van de gebruiker. Het framework balanceert effectief vier belangrijke dimensies: energie-efficiëntie, kosteneffectiviteit, welzijn van de gebruiker en vermindering van de CO2-voetafdruk. De implementatie van edge- en cloudgebaseerde beslissingsarchitecturen garandeert schaalbaarheid, veerkracht en aanpasbaarheid aan veranderende energiebehoeften. Experimentele evaluatie en simulaties bevestigen aanzienlijke verbeteringen in energieprestaties, operationele kostenreductie en gebruikersgerichte aanpasbaarheid. Het onderzoek schetst een pad naar toekomstbestendige, duurzame bouwomgevingen die technologische innovatie op intelligente wijze afstemmen op milieu- en maatschappelijke doelstellingen.
Energieverbruik verminderen
Dit onderzoek richt zich op een van de belangrijkste wereldwijde uitdagingen van vandaag: het verminderen van het energieverbruik en de CO2-uitstoot in gebouwen, die goed zijn voor bijna 40% van het totale energieverbruik wereldwijd. De resultaten zijn zeer relevant voor architecten, stedenbouwkundigen, beleidsmakers en technologieontwikkelaars die werken aan duurzame, energieneutrale steden. Het voorgestelde energiemanagementkader kan direct worden toegepast in slimme huizen, kantoren en campussen om het energieverbruik automatisch te beheren en tegelijkertijd het comfort van de gebruikers te waarborgen. Een kantoorgebouw dat dit systeem gebruikt, kan bijvoorbeeld ongebruikte verlichting dimmen en de airconditioning optimaliseren op basis van realtime bezetting, waardoor de energierekening en emissies worden verlaagd zonder de productiviteit te beïnvloeden. Dergelijke toepassingen zouden binnen de komende 3-5 jaar commercieel haalbaar kunnen zijn, naarmate IoT-gebaseerde bouwsystemen steeds gangbaarder worden. In bredere zin draagt het onderzoek bij aan wereldwijde klimaatdoelen, de ontwikkeling van slimme steden en initiatieven voor digitale duurzaamheid door te laten zien hoe intelligente, mensgerichte technologieën het dagelijks leven zowel efficiënt als milieuvriendelijk kunnen maken.
Meer informatie over het proefschrift