FlexControl: Netzdienliche Betriebsführungsstrategien für eine energieeffiziente Wärme‐ und Kälteversorgung von Gebäuden im GHD‐Sektor

Projektleitung: Prof. Dr.‐Ing. Roland Koenigsdorff

Projektbearbeitung:

  • M. Sc. Dipl.‐Ing. (FH) Michael Bachseitz

  • M. Sc. Daniel Pfeiffer

  • Dipl.‐Ing. (FH) Peter Knoll

  • Prof. Dr.‐Ing. Roland Koenigsdorff

  • Prof. Dr.‐Ing. Martin Becker

Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Förderprogramm: EnOB – Forschung für Energieoptimiertes Bauen

Förderkennzeichen: 03ET1359C

Fördersumme: 264.255 Euro

Projektpartner:

  • Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE), Freiburg
  • Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Dresden
  • Hochschule Ruhr West, Institut für Energiesysteme und Energiewirtschaft, Bottrop
  • Robert Bosch GmbH, Stuttgart

Laufzeit: 01.2016 – 06.2019


Projektbeschreibung:

Der steigende Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromproduktion in Deutschland, insbesondere durch den Ausbau der dargebotsabhängigen1 Erzeuger wie z. B. Photovoltaik(PV) und Windkraft‐Anlagen, stellt das Stromsystem zukünftig vor große Herausforderungen. Im Gegensatz zu konventionellen Kraftwerken, welche möglichst kontinuierlich betrieben werden, ist die Stromerzeugung aus PV und Wind starken zeitlichen Schwankungen unterworfen. Diese Schwankungen verursachen Instabilitäten im Stromnetz und müssen daher entweder durch schnell regelbare Kraftwerke oder Anpassung des Stromverbrauchs an das Stromangebot (Demand Response) ausgeglichen werden. Gebäude, deren Wärmeund Kälteversorgung durch strombasierte Systeme wie z. B. Wärmepumpen und Kompressionskältemaschinen erfolgt, können, mit entsprechenden Speichern ausgerüstet, durch einen netzdienlichen Betrieb einen Beitrag zur Stabilität des Stromsystems leisten.

Im Verbundvorhaben „FlexControl“ sollen neuartige Betriebsführungsstrategien für eine energieeffiziente und netzdienliche Wärmeund Kälteversorgung von Neubauund Bestandsgebäuden im Gewerbe/Handels/Dienstleistungssektor (GHD) entwickelt werden. Dabei liegt der Fokus auf Nichtwohngebäuden des GHDSektors, bei denen die Wärmeund Kälteversorgung in Verbindung mit elektrischem Strom (d. h. elektrischen Wärmepumpen bzw. Kältemaschinen und/oder BHKW) erfolgt. Wärmepumpen bieten vor allem in Verbindung mit Niedrigexergiesystemen technisch sinnvolle Möglichkeiten der Wärmeversorgung. Vorausgehend soll im Rahmen des Projektes durch Nutzerund Betreiberumfragen die Transparenz über die im GHDSektor eingesetzten Technologien zur Wärmeund Kälteerzeugung erhöht sowie die Bereitschaft und Motivation von Gebäudebetreibern für einen netzdienlichen Anlagenbetrieb bei unterschiedlichen Anreizmodellen untersucht werden. Das Vorhaben gliedert sich in die in Abbildung 1 dargestellten Arbeitspakete.

 FlexControl Arbeitspakete im Vorhaben
 FlexControl Arbeitspakete im Vorhaben

Die Hauptziele und Forschungsaufgaben, die das Institut für Gebäudeund Energiesysteme (IGE) in diesem Projekt verfolgt, sind zum einen die technischen Voraussetzungen für einen netzdienlichen Betrieb von Gebäuden zu erarbeiten. Die Herausforderung, die ein Gebäude, das netzdienlich betrieben werden soll, bewältigen muss, ist, die Anforderungen des Nutzers und die Anforderungen von Seiten des Stromnetzes in Einklang zu bringen. Das Bindeglied stellt dabei die Gebäudebzw. Anlagentechnik dar. Diese Zusammenhänge stellt Abbildung 2 dar.

FlexControl
FlexControl

Der zweite Schwerpunkt liegt in der Entwicklung von Regelstrategien für einen netzdienlichen Betrieb von Gebäuden. Dafür sollen anhand von Gebäudeund Anlagenmodellen prädiktive Betriebsführungsstrategien entwickelt und optimiert werden. Aus diesen wiederum sollen einfache, leicht implementierbare, regelbasierte Strategien abgeleitet werden. Das IGE führt diese Entwicklungen am Beispiel eines typischen Supermarktes durch. Das dreidimensionale Gebäudemodell und die Zonierung dieses Supermarktes sind in Abbildung 3 dargestellt.

3D‐Modell und Zonierung eines Supermarktes (Quelle: V. Koschany)

3D‐Modell und Zonierung eines Supermarktes
3D‐Modell und Zonierung eines Supermarktes

Weitere Informationen zum Projekt erhalten Sie im Projektdatenblatt: