FlexControl

Energie- und Ressourceneffizienz

Netzdienliche Betriebsführungsstrategien für eine energieeffiziente Wärme- und Kälteversorgung von Gebäuden im GHD-Sektor

© Fraunhofer ISE

Regelungstechnisches Gesamtproblem bei der Lastverschiebung: involvierte Komponenten, Regelgrößen und Aufgaben.

Eine wichtige zukünftige Anforderung an Gebäude wird sein, den Betrieb bzw. die Wärme- und Kälteversorgung netzdienlich zu gestalten. Diese Anforderung ergibt sich aus den derzeit stattfindenden drastischen Änderungen im deutschen Energiesystem: der steigende Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien führt zu starken zeitlichen Schwankungen in der Stromproduktion. Durch den Übergang zu einer zunehmend dezentralen Versorgung entstehen lokale bzw. regionale Differenzen zwischen Erzeugung und elektrischer Last, was erhöhte Anforderungen an die Stabilität der Stromnetze stellt. Ein Ansatz, um Differenzen zwischen Stromangebot und -nachfrage auszugleichen, liegt im Demand-Side-Management (DSM) um so den elektrischen Leistungsbedarf variabel gestalten zu können.

Im Rahmen des seit Anfang 2016 laufenden Verbundvorhabens »FlexControl« werden neuartige, praxistaugliche Betriebsführungsstrategien für eine energieeffiziente und netzdienliche Wärme- und Kälteversorgung von Neubau- und Bestandsgebäuden im Gewerbe-/Handels-/Dienstleistungssektor (GHD) entwickelt. Um die notwendigen Anforderungen der Anlagenbetreiber an den realen Betrieb adäquat zu erfassen, wird als erster Schritt eine umfassende Umfrage von Gebäude- und Anlagenbetreibern im GHD-Sektor durchgeführt. Diese Umfrage soll insbesondere die Transparenz über die eingesetzten Technologien zur Wärme- und Kälteerzeugung erhöhen sowie die Bereitschaft und Motivation von Gebäudebetreibern für einen netzdienlichen Anlagenbetrieb bei unterschiedlichen Anreizmodellen untersuchen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden Regelstrategien für reale Anlagen mit Hilfe von Simulationsmodellen und gekoppelten Optimierungsalgorithmen hinsichtlich eines netzdienlichen Betriebs bestimmt. Aus dem optimalen Systemverhalten werden einfacher anwendbare und daher praxisnähere Regeln mittels Betriebsmustererkennung abgeleitet. Diese Regeln werden zunächst in sogenannten »Hardware in the Loop« (HiL)-Testständen und anschließend im realen Gebäudebetrieb von drei Demonstratorgebäuden hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit getestet.