SI/502189

Schlussbericht

Das optimale Energiekonzept einer Gruppe von Gebäuden sollte sich von der Summe der optimalen Lösungen der einzeln betrachteten Gebäude unterscheiden. In Bezug auf diese Aussage versucht das Projekt OPTIM-EASE, Antworten auf folgende Forschungsfragen zu geben: 1) Welche Methoden und Mittel sind am besten geeignet, um dezentrale Energiesysteme für einzelne Gebäude und Gebäudegruppen zu identifizieren und zu entwerfen, um die Kosten und die Umweltauswirkungen zu minimieren ? 2) Wie können unterschiedliche und manchmal gegensätzliche Kosten- und Umweltziele gemeinsam angegangen werden ? 3) Inwiefern kann die Gruppierung von Gebäuden die Kosten und Umweltauswirkungen ihres Energieverbrauchs durch die Nutzung ihrer Synergien im Vergleich zu Einzelbetrachtungen verringern ? Um diese Aufgabe zu bewältigen, wurde im Rahmen des OPTIM-EASE-Projekts ein auf Python basierender Multi-Objektiv-Rahmen, "optihood", entwickelt und auf vier Fallstudien angewendet, die eine Vielzahl von Konfigurationen und Ergebnissen zeigen. Dieses Framework stellt ein Instrument zur Verfügung, mit dem die Auswahl der Technologien, ihre Kapazitäten und ihr stündlicher Betrieb im Jahresverlauf auf der Grundlage der jährlichen Äquivalenzkosten und/oder der Treibhausgasemissionen optimiert werden können. In allen Fallstudien erwies sich der Zusammenschluss von Gebäuden zu einer Energiegemeinschaft im Vergleich zur Summe der Einzellösungen als vorteilhaft in Bezug auf die Kosten und die Verringerung der Umweltauswirkungen. Wenn nur der Strom zwischen den Gebäuden innerhalb eines Mikronetzes geteilt wird, erwiesen sich die Strompreise als die wichtigsten Faktoren für potenzielle Kosten und Umweltvorteile. Die Ergebnisse zeigen eine Senkung der Kosten und der Treibhausgasemissionen um 16 % bzw. 9 %. Die niedrigen Stromkosten ermöglichen eine höhere Deckung des Wärmebedarfs durch den Einsatz von Wärmepumpen. Wenn zweitens die Wärmeströme innerhalb eines Wärmenetzes zwischen den Gebäuden aufgeteilt werden können, sind höhere Gewinne zu erwarten, wenn die Infrastruktur des Wärmenetzes weniger als 7 % bis 40 % der jährlichen Äquivalenzkosten des Systems kostet. Mit den KBOB-Faktoren für Treibhausgasemissionen sind Luftwärmepumpen die dominante Technologie, wenn die Treibhausgasemissionen optimiert werden. Allerdings wurden die CO2-Emissionen von Erdwärmesonden in der KBOB im Jahr 2023 auf die Hälfte des vorherigen Wertes aktualisiert, was die Wettbewerbsfähigkeit von Erdwärmepumpen in den untersuchten Studien verbessern könnte, wenn die Treibhausgasemissionen optimiert werden. Wärmegeführte KWK für Fernwärme mit Verbrennungsmotor kann unter bestimmten Bedingungen des Wärme- und Strombedarfs ebenfalls optimal sein (Beispiel: 7 MFH-Cluster). Photovoltaik wird gegenüber thermischen Solarkollektoren zur Dachbedeckung bevorzugt, wenn es um die Optimierung von Kosten und Treibhausgasemissionen geht. Diese Arbeit deckt bei weitem nicht den großen Bereich der Heizung und Kühlung im Gebäudesektor ab. Weitere Forschungen sind notwendig, um den Bedarf an Klimaanlagen, saisonalen Speichern sowie anderen Technologien wie Photovoltaikfassaden, Brennstoffzellen usw. besser zu berücksichtigen.