SI/502165

Schlussbericht

Dieses Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung und praktische die Validierung eines Gebäudeautomatisierungssystems, das lokal elektrische Energie optimal nutzt, um auf den CO2-Fussabdruck (CF) des Schweizer Stromnetzes zu reagieren. Das System zielt darauf ab, Zeiten mit kohlenstoffintensivem Verbrauch zu vermeiden und damit den nachhaltigen Gebäudebetrieb zu fördern. Das Projekt nutzte Daten und Validierung von zwei Standorten: dem Gebäudekomplex "K3" in Wallisellen, der für Büro-/Gewerbezwecke genutzt wird, und dem NEST-Demonstrator der Empa in Dübendorf, der für Wohnzwecke genutzt wird. An beiden Standorten wurden Erweiterungen an der Gebäudeautomation implementiert, um die Praktikabilität der Entwicklungen zu demonstrieren. Die Effektivität der Entwicklungen wurde gemessen, indem Daten aus einem Referenzjahr mit einem Jahr verbesserter Betriebsführung und Simulationen verglichen wurden. Mehrere Beiträge wurden geleistet. Zunächst wurden die Ergebnisse des BFE EcoDynBat1-Projekts weiterentwickelt, was eine Auflösung von 15 Minuten bei der CF-Vorhersage ermöglichte. Diese Weiterentwicklung ermöglicht eine Echtzeitvorhersage des Kohlenstoff-Fussabdruckprofils, was es wiederum ermöglicht, prädiktive Algorithmen für Betrieb lokaler Energiesysteme zu nutzen. Dennoch traten Herausforderungen bei der Zugänglichkeit von öffentlichen Datensätzen für die CO2-Berechnung und -Vorhersage auf, insbesondere hinsichtlich der ENTSO-E-Datenqualität. Zweitens zeigten Vergleiche zwischen prädiktiven und regelbasierten Algorithmus in Simulationen und Experimenten gemischte Ergebnisse. Am NEST trugen sowohl Lastverschiebung als auch die Installation von PV-Anlagen gleichermassen zu einer 12%igen Reduzierung des durchschnittlichen CO2-Fussabdrucks bei. Interessanterweise führte ein zusätzlicher Batteriespeicher zu keiner weiteren Reduzierung. Simulationen an K3 deuteten auf eine 20%ige Reduzierung des CO2-Fussabdrucks hin, während Experimente eine Verringerung um 14% zeigten, was die Herausforderungen bei der Übertragung von Simulation auf reale Begebenheiten verdeutlichte. Eine zusätzliche Normalisierung zeigte eine geringere Reduzierung des durchschnittlichen CO2-Fussabdrucks. Mehrere dazu beitragende Faktoren werden im Bericht erläutert. Drittens zeigte ein neuartiger datengetriebener Regelalgorithmus Skalierbarkeit und Leistungsverbesserungen in Bezug auf thermischen Komfort und Energieeffizienz, wodurch eine technische Hürde für den gross angelegten Einsatz von Demand Side Management (DSM) überwunden wurde. Erste Erkenntnisse über die nationale Verteilung der Flexibilität beim Heizen von Gebäuden, deren Aktivierung durch Rundsteuersignale (Tag-Nacht Signal von Verteilnetzbetreiber) ähnelt, bereiten den Boden für umfassende Energiemanagementstrategien.In den nächsten Schritten wird der Schwerpunkt auf der Lösung von Problemen im Zusammenhang mit der Qualität und Vollständigkeit der ENTSO-E-Daten liegen, wobei ein besonderes Augenmerk darauf liegt, diese Bedenken den Interessengruppen zu verdeutlichen, um Verbesserungen anzustossen. Darüber hinaus besteht die Notwendigkeit, die Koordination zwischen den Projektpartnern zu verbessern und Pipelines zu standardisieren, um die Skalierbarkeit der implementierten Lösungen zu gewährleisten. Darüber hinaus ist es unerlässlich, Zuverlässigkeitsbewertungen in die Quantifizierung von Flexibilität und Kohlenstoff-Fussabdruck-Reduzierungen zu integrieren. Schliesslich wird weitere Forschung durchgeführt, um die Nachhaltigkeit der vorgeschlagenen Regelstrategien zu bewerten und damit verbundene Ressourcennutzung zu adressieren.