SI/502154

Schlussbericht

Im Rahmen der Schweizer Energiestrategie 2050 wird die Betrachtung der energetischen Flexibilität von Arealen immer wichtiger. Der zu erwartende Ausbau von Erneuerbaren Energiequellen, z.B. Photovoltaik, führt zu einem variablen Energieangebot, was die Bewirtschaftung von Stromnetzen aufwändiger macht. Um Stromnetze zu entlasten, ist es sinnvoll das energetische Flexibilitätspotential von Arealen bestimmen zu können, um diese netzdienlich zu planen und zu betreiben. Die Flexibilität kann z.B. zur Erhöhung des Eigenverbrauchs, der Optimierung der Energiekosten bzw. Treibhausgasemissionen aber auch als eine Reaktion auf Netzsignale, z.B. zur Vermeidung von Lastspitzen, eingesetzt werden. Hierfür müssen entsprechende Informationen über die Gebäude als auch das Stromnetz vorliegen. Ziel des Projektes ist es, für Areale verbesserte Aussagen über das Zusammenspiel von Gebäudelast, Nutzung lokaler Strom-/Wärmeerzeugung, dem lokalen elektrischen Verteilnetz und der jeweiligen Trafostation zu machen. Insbesondere die Residuallast an der Trafostation ist für den Netzausbau ein wichtiger Parameter, weshalb sie detailliert betrachtet werden muss.Hierzu wird das System «Areal» in Verbindung mit dem System «elektrisches Netz» detailliert simuliert. Die komplexen Strukturen werden mit einer Multi-Agent Co-Simulations Umgebung abgebildet. Die System-Architektur setzt sich aus EnergyPlus (Gebäude inkl. Haustechnik), Mosaik (Multi-Agent Co-Simulation) und Pandapower (elektrisches Netz) zusammen. Mit der erstellten System-Architektur wird der Einfluss verschiedener Steuersignale auf verschieden Gebäude- und Arealparameter untersucht. Mit der erstellten System-Architektur wird ein Areal bestehend aus acht Einfamilienreihenhäusern abgebildet. Jedes Gebäude verfügt über eine Wärmepumpe, einen Heizungspuffer, einen Warmwasserspeicher, eine Photovoltaikanlage und unterschiedliche Nutzungsprofile für den Haushaltsstrom, die Personenanwesenheit und die Stosslüftung (manuelle Fensterlüftung). Die Gebäude werden netzdienlich betrieben, indem die Laufzeit der Wärmepumpen im Heizfall entsprechend gesteuert wird. Hierzu werden Day-Ahead Preise und Treibhausgasemissionen im Strommix als Basislastmanagement verwendet. Bei tiefen Preisen/Emissionen werden die Soll-Raumtemperaturen angehoben, um durch Vorheizen bei hohen Preisen/ Emissionen weniger Elektrizität beziehen zu müssen. Hingegen soll bei hohen Preisen/Emissionen der Elektrizitätsbezug der Wärmepumpen reduziert werden, indem die Soll-Raumtemperaturen gesenkt werden. Dem Basislastmanagement wird ein Prioritätenmanagement überlagert, welches die Trafoüberlastung und Trafoüberhitzung kontrolliert. Der Einfluss von Batterien und Elektromobilität wird nicht berücksichtigt.