Alle elbilene i Norge utgjør et stort reservelager av strøm som igjen kan utgjøre et supplement eller alternativ til nettinvesteringer. ZEN studerer prosessen mot etablering av Vehicle-to-grid (V2G) og mulige barrierer for innføring av teknologien. V2G er ikke tidligere testet ut i Norge, og erfaringene fra Evenstad har gitt oss kunnskap og erfaring fra innkjøp, installering og drift av løsningen. Videre uttesting av laderne kan bidra til å skape nye løsninger for energisystemet.

Strategiene og tiltakene er utviklet gjennom case-analyser i samarbeid med ZEN-partnere, og målet er å komme frem til et sett av ulike metoder, tiltak og modeller som kan tas i bruk av myndigheter og beslutningstakere, men også bedrifter og organisasjoner som skal adoptere grønn teknologi. Med utgangspunkt i blant annet en spørreundersøkelse om innovasjonsøkosystemet kan bedriftene analysere flere nivåer av verdikjeden og deretter utvikle en «virkemiddelpakke» for grønne produkter eller tjenester. 

Det er størst sjanse for å lykkes med prosjektet om alle verktøyene tas i bruk. Det er først og fremst kommuner og andre offentlige foretak som kan benytte verktøyene, gjerne i samhandling med utbyggere, eiendomsmeglere, entreprenører og andre. Verktøykassen består av fire deler:

•          I del en kartlegges aktører og relasjoner mellom dem, samt viktige fysiske og teknologiske delsystemer (innovasjonsøkosystem). Hvem er interessenter i utviklingen av nullutslippsområdet?
•          I del to utvikles det prosessbeskrivelser, analyse- og organiseringsmodeller for offentlig-privat samarbeid og offentlige anskaffelser. 
•          I del tre modelleres risiko og usikkerhet i ulike deler av verdikjeder og nettverk med hensyn til å kunne sette inn avhjelpende og risikoreduserende tiltak i forbindelse med ZEN-relaterte innovasjoner.
•          I del fire utvikles det spesifikke forretningsmodeller og strategier for å få til bærekraftige løsninger som skaper verdi for alle involverte parter.

EMPIRE er et verktøy for å analysere hvordan variabel kraftforsyning fra sol og vind påvirker investeringen i det europeiske kraftsystemet. Det vil gi politikere, områdeutviklere og investorer bedre forståelse av samspillet mellom de ulike komponentene i kraftsystemet. Modellen knytter sammen langsiktige investeringshorisonter med kortsiktig drift og usikker tilgjengelighet av kraftsystemkomponenter i ett og samme modellrammeverk. Komponentene omfatter forsynings-, lagrings-, og overføringskapasitet i kraftsystemet, og er aggregert på et nasjonalt nivå. I ZEN videreutvikles EMPIRE med funksjonalitet som gjør at vi kan si noe om hvordan kraftsystemet vil påvirkes når nullutslippsområder blir mer utbredt i Europa. Mer spesifikt inneholder videreutviklingen en modul som tillater analyse av forsyning og bruk av varme i bygg, lading av elektriske kjøretøy, og fleksibelt energiforbruk i nullutslippsområder. 

Modellen omhandler også samspillet mellom utvikling og drift av bygg og områder, og hvordan disse kan koordinere seg mot nettselskapene. Tariffmodellen er anvendt i fire case-studier så langt, hvor det benyttes målt strømforbruk fra ZEN pilotområde campus Evenstad og anslåtte tariffpriser fra NVE for de ulike tariffstrukturene. 

 MPC skal kunne implementeres i eksisterende sentraldriftsanlegg (SD-anlegg) både lokalt og i skybaserte løsninger. Utnyttelse av fleksibilitetspotensialet via MPC-applikasjoner i bygg og nabolag kan derfor redusere driftskostnadene for brukerne, redusere investeringskostnader i energinettet, øke systemvirkningsgraden i energinettet, samt redusere karbonfotavtrykket til energisystemet. Innovasjonen inneholder både selve utviklingen av "grey-box" modeller for komponenter i bygnings- og nabolagsenergisystem – som er den mest krevende delen – og utvikling av algoritmer for implementering av kontrollmodellene i et MPC rammeverk.

I dette arbeidet utvikles det en metode for å gjennomføre følsomhetsanalyser av bygninger basert på data hentet fra BIM-modeller. En parametrisk modell utvikles for å utforske miljøegenskapene til byggematerialer i et livsløpsperspektiv. Modellen vil demonstreres ved å analysere to varianter av et bygg, en med bærekonstruksjon i tre og en med bærekonstruksjon i betong. Bygget er et virtuelt, men realistisk bygg. Formålet med metoden er å gi bedre beslutningsstøtte i tidlig fase for byggherrer, entreprenører, arkitekter og materialleverandører.

To moduler for termisk energilagring er utviklet i planleggingsverktøyet eTransport: døgn- og sesonglagring av varme. Døgnlageret er modellert som en akkumulatortank, som gir muligheten til å redusere topplastbehov og flytte laster på timesbasis. Lageret kan lades med både termisk (vannbåren) og elektrisk energi, og gir dermed også muligheten til å evaluere fleksibiliteten mellom elektriske og termiske energisystem som et slikt lager tilbyr. Et sesonglager av varme gir muligheten for å lagre overskuddsvarme, eksempelvis fra søppelforbrenning om sommeren, til bruk for oppvarming av et område om vinteren. Selv om sesonglageret på lik linje med andre moduler brukes for å optimalisere energiforbruk på døgnbasis, har modulen variabilitet over lengre tidsskala slik at mengden varme som kan tas ut fra, og puttes inn i lageret, er avhengig av sesongen. I tillegg har modulen et visst varmetap over et år. Modulen kan brukes av konsulenter, områdeplanleggere, energibedrifter og forskere for å evaluere lønnsomheten av et termisk lager i et lokalt energisystem.

Verktøyet benytter såkalt dynamisk stock-flow materialstrømsanalyse for scenariomodellering av energibruken i bygningsmassen i et område, og bygger på mangeårig forskning. Hensikten er å estimere hvordan ZEN-prosjekter bidrar til å nå mål for klimagassutslipp mot 2050. Verktøyet vil videreutvikles i to retninger, koblet mot livsløpsanalyse (LCA) for klimagassutslipp og mot livsløpskostnadsanalyser (LCC). Verktøyet er i sin eksisterende form anvendt for pilotprosjektet NTNU Campus Gløshaugen og for et hypotetisk ZEN-prosjekt. Verktøyet er viktig i planlegging og vurdering av løsninger for videreutvikling av eksisterende områder og utbygging av nye, fordi det vil legges økt vekt på at disse skal bidra til nullutslippssamfunnet, og scenarioanalyser kan avdekke hva som blir de mest effektive løsningsalternativ, gitt ulike mulige utviklingstrekk fremover for prosjekter med lange tidshorisonter. Målgruppen for bruk av verktøyet er primært forskere, mens resultatene vil være av primær nytte for planleggere, utbyggere og rådgivere.  

ZENIT-R er en variant av ZENIT-modellen, og gjør det mulig for byplanleggere og bydelsutviklere å identifisere tiltak tidlig i prosjektfasen. For å redusere utslippene fra eksisterende bygningsmasse, tillater ZENIT-R å undersøke hvordan man kan få til et nullutslippsområde med utgangspunkt i et område med eksisterende bygningsmasse. 

For å kunne styre smarte fleksible enheter (som elbillading og romoppvarming i en bygning) på en lønnsom måte, er man avhengig av å kunne beregne prisingen en periode fram i tid. Kostnaden mot slutten av perioden avhenger av driften av bygningen, spesielt hvis en skulle inkludere sluttpriser som avhenger av bruksmønsteret gjennom hele perioden. Modellen tar for seg en lengre driftsperiode, fra en måned til et år, og beregner strømforbruket fram i tid og viser hvordan driften av fleksible enheter, for eksempel når man velger å lade elbilbatteriet eller skru opp varmen i bygningen, påvirker kostnadene for resten av perioden. Kostnadene visualiseres som en kostnadskurve, som viser konsekvensene av å endre bruken av fleksible enheter, gjennom en variabel, som kan være en intern CO₂-balanse, høyest effektimport eller batteritilstanden til en elbil. Verdien av å bruke fleksibilitet måles mot denne variabelen slik at det gjøres en kostnadsoptimal vurdering.

Verktøyet skal også kunne brukes for benchmarking av hvordan et prosjekt vil prestere på KPI-er i forhold til vanlige og/eller best-practice prosjekter. Et godt fungerende verktøy vil ha et betydelig brukspotensial i markedet, fordi det gir mulighet til en kvantitativ dokumentasjon, eller estimering, av hvordan et prosjekt vil prestere på ulike kriterier som man vet er viktig for utbyggere, kunder og andre interessenter. ZEN KPI vurderingsverktøy skal utformes og brukes slik at det aktivt påvirker prosjekter i planleggingsprosessen til å strekke seg mot null utslipp av klimagasser, og slik at prosjektene også presterer best mulig på andre kriterier. Lykkes man med dette, vil verktøyet kunne ha meget stor effekt, fordi det dokumenterer hvordan ZEN-prosjekter kan gi null utslipp, eller hva som begrenser dette­. Verktøyet vil testes i pilotprosjekter i perioden 2020-2021. Enkeltindikatorer som inngår i verktøyet, er allerede testet i flere piloter.

Ved behovsstyrt ventilasjon (DCV) brukes konsentrasjonen av CO₂ i rommet som en indikasjon for luftkvalitet. Mengden friskluft styres slik at CO₂-konsentrasjonen ligger under et visst nivå, men dette er ingen garanti for at luften ikke inneholder andre helseskadelige partikler eller stoffer. Målinger i forskjellige typer bygninger viser at konsentrasjonen av forskjellige stoffer varierer basert på bruken av rommet, men også med den geografiske plasseringen. Tanken er å utvikle en løsning som kan integrere flere rimelige sensorer for ulike typer skadelige stoffer, og bearbeide informasjonen fra disse slik at det kan gis konkret tilbakemelding til ventilasjonsviftenes og spjeldenes regulatorer. Brukere kan også installere en app som informerer om luftkvaliteten. Løsningen vil forbedre muligheten til å kontrollere inneluftkvaliteten uten økte kostnader, sammenlignet med en tradisjonell DCV.  Målgruppen vil være leverandører av løsninger for bygningsautomatisering og prosjekter­ende ingeniører. 

Arkitekturen tar hensyn til data fra sensorer på bygg og simuleringsverktøy. ”Distributed to Centralized Data Management” (D2C-DM) IKT-arkitekturen tar utgangspunkt i at ZEN består av piloter på ulike steder, og støtteverktøyene utviklet i ZEN har varierte datainnhold. Arkitekturen støtter lokal lagring og analyse av data i "tåker", eller små skyer, i stedet for en sentral skybasert lagring, noe som kan resultere i bedre ytelse og redusert risiko knyttet til datasikkerhet. Dette gir muligheten til å lagre og behandle data lokalt, og samtidig gir det tilgang til å dele data med andre piloter og eksterne parter. Målgrupper for IKT-arkitekturen er alle som produserer og/eller bruker data (f.eks. partnere i pilotene og forskere i ZEN) og applikasjonsutviklere, da man bruker en eller flere data kilder fra ZEN (eksempelvis ZEN KPI verktøy).

Det betyr at behovsstyrt ventilasjon (DCV) ikke sparer så mye energi som beregnet, på grunn av det skjulte effektivitetstapet ved lave luftmengder. Nyutviklede teknologier for varmegjenvinning, hvor effektiviteten er forbedret fra mindre enn 80 prosent til 90 prosent, muliggjør reduksjon av maksimalt effektbehov til oppvarming av ventilasjonsluft. Imidlertid må alle parametere som virker inn på effektbehovet, inkluderes i utviklingen av nye løsninger: bygningens termiske egenskaper, tilpasn­inger med tanke på termisk og atmosfærisk inneklima, komponenters reguleringstekniske egenskaper med mer. En ny modell innpasset i programvare for beregning av energi og effektbehov, som EnergyPlus eller IDA ICE, vil bli utviklet for å løse utfordringene beskrevet ovenfor. Kundene er designere, forskere og beslutningstakere som trenger beregningsverktøy for mer realistisk beregning av effekt- og energibehov samt utslipp.

Vi utvikler styring av kundesentralen med en "Model Predictive Control" (MPC) algoritme. Ved hjelp av innetemperatursensorer og programvare for styring kan man kostnadseffektivt implementere smarte styringssystemer som kan redusere energiforbruk, forbedre inneklima og utløse fleksibilitetspotensialet i bygget og dets varmesystem.

Potensielle gevinster: Dersom byggeier styrer varmeanlegget selv, kan bedre styring av varmeanlegget gi direkte redusert energibruk og reduserte driftskostnader for byggeiere. Dersom prissignalet er bygget riktig opp, kan det også redusere drifts- og investeringskostnader for fjernvarmeselskapene. Dersom fjernvarmeselskapet styrer kunde­sentralen, kan fleksibiliteten brukes til å utnytte nettet bedre og dermed redusere behovet for spisslastfyring og investeringer i nettutbygging. Målgruppen er fjernvarmeselskaper.