Simulation Supported Real Time Energy Management in Building Blocks

Überblick

Ziel von Sim4Blocks war die Entwicklung von Methoden und Technologien, die das Potenzial von intelligenter Laststeuerung (Demand Response) auf Gebäude- und Gebäudeclusterebene mit Hinblick auf Energiedienstleister als auch auf die einzelnen Bewohnern und Bewohnerinnen erschließen.

Fragestellung

Der immer größer werdende Anteil Erneuerbarer Energien (EE) im Strom-Mix erfordert eine immer stärkere Flexibilisierung der europäischen Stromnetze. Dies kann durch flexiblere Energieerzeugung, gezieltes Lastmanagement sowie eine bessere Einbindung von Energiespeichern erreicht werden. Insbesondere Lastmanagement bietet, zusammen mit Sektorkopplung zwischen Strom- und Wärmeversorgung (Power2Heat), ein großes Zukunftspotential ohne dabei signifikante Investitionen in die Infrastruktur, wie z.B.  in Stromtrassen, zu erfordern. Dabei sind Möglichkeiten im Neubau und Bestand zu entwickeln, die durch einen Betrieb der Gebäudetechnik, wie z.B. Wärmepumpen mit Pufferspeichern, Lastmanagement, ermöglichen.

Vorgehensweise

An drei Pilotstandorten in der Schweiz, Spanien und Deutschland wurden verschiedene Methoden implementiert und getestet und deren Übertragbarkeit auf weitere europäische Länder untersucht. Die drei Standorte haben dabei vielfältige Versorgungssysteme und unterschiedliche regulatorische Bedingungen. So wird in Deutschland und in der Schweiz jeweils ein Gebäudeverbund mit dezentralen Wärmepumpen über ein Anergie-Nahwärmenetz versorgt. Ziel war es hier, einen optimierten Wärmepumpenbetrieb in Bezug auf flexible Stromtarife, Teilnahme an Leistungsmärkten und PV-Strom-Eigenverbrauch zu ermöglichen. In Spanien wurden für die Bewohner*innen eines Wohngebäudekomplexes mittels selbstlernender Algorithmen ein optimaler Strombezug ermittelt und per App die Einsparmöglichkeiten mitgeteilt.

Ergebnisse

Im Rahmen von Sim4Blocks wurden an drei Pilotstandorten Software-Prototypen und Optimierungsalgorithmen sowie die entsprechenden Schnittstellen für den flexibilisierten Betrieb von Wärmepumpen entwickelt und getestet. Dabei wurde gezeigt, dass Wärmepumpen ein großes Flexibilitätspotential darstellen und dass es möglich ist, Cluster von Wärmepumpen zu verwalten, um negative Regelleistung zu erbringen. Zusätzlich konnte durch Optimierung des Wärmepumpenbetriebs der Eigenverbrauch von PV-Anlagen erhöht und auf flexible Strompreise reagiert werden. Als größte Hemmnisse wurden fehlende einheitliche Schnittstellen, die Kosten der notwendigen Hardware sowie die Latenzzeiten beim Betrieb von Wärmepumpen aufgezeigt. Die grundsätzliche Akzeptanz der Bewohner*innen erwies sich als positiv.

Kofinanziert von der Europäischen Union

Dieses Projekt wurde gefördert im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union unter der Finanzhilfevereinbarung Nr. 695965.

LeitungProf. Dr. Wolfram Mollenkopf
Partner
  • Centre Internacional de metodes numeric en enginyeria (CIMNE)
  • Energea Enginyeria en Eficiència Energètica SL
  • S.P.M. Promocions Municipals de Sant Cugat del Vallès S.A. (Promusa)
  • Wüstenrot Gemeinde
  • Stadtwerke Schwäbisch Hall GmbH
  • enisyst GmbH
  • Haute école spécialisée de Suisse occidentale
  • Neurobat AG
  • Elimes AG
  • University College Dublin
  • Austrian Institute of Technology GmbH
  • REstore NV
  • WATTGO
  • Europäisches Institut für Energieforschung (EIFER)
  • EDF Energy R&D UK Centre Limited
  • Insight Media Ltd
Websitehttps://www.sim4blocks.eu/
FördergeberEuropäische Union
AusschreibungHorizon 2020 Energy Efficiency
Laufzeit01.04.2016–30.09.2020

Team

Name und Position Bereich E-Mail und Telefon Raum
+49 711 8926 2768 3/122
Akademischer Mitarbeiter / Doktorand +49 711 8926 2647 7/010
Akademische Mitarbeiterin / Forschungsmanagement Institut für Angewandte Forschung (IAF) +49 711 8926 2504 7/003
Akademischer Mitarbeiter Zentrum für Nachhaltige Energietechnik (zafh.net) +49 711 8926 2366 3/307