BL4DSM Gebäude-basierte Lastvorhersagen für Demand Side Management
Für verbesserte Entscheidungen im Demand Side Management von Smart Grids soll erarbeitet werden, ob und welche Monitoring-Parameter aus Gebäuden hier verfügbar gemacht werden sollen. Ein Messprotokoll wird mittels umfassender physikalischer Gebäudemodellierungen hergestellt, das als Grundlage zur Quantifizierung der Effekte bei Lastverschiebungen im Smart Grid Betrieb dient. Das Ziel dieser Sondierung ist zu klären, ob ein Grid-freundliches Gebäude, das dem Demand Side Management freiwillig Informationen über seine thermischen Eigenschaften schon in der Bauphase bzw. nach einer Energierenovierung liefert, einen Vorteil für den Flexibility Operator darstellt. Dabei wird auf Gebäudeseite ersichtlich, welche Konfigurationen in Gebäudeautomatisierungssystemen dafür zur Verfügung stünden.
Ausgangssituation
Beim Anwendungsfall Verteilernetzmonitoring im Bereich Niederspannung wurde der Einfluss von Gebäuden bisher hauptsächlich als „worst-case“ modelliert, wenn die Qualität einer Netzplanung innerhalb definierter Grenzwerte des Smart Grid nachzuweisen war. Beim Ausbau des Netzes wie z.B. für die Nutzung von thermischen Speichern für Demand Side Management (DSM) ist jedoch möglichst aktuelles und zeitnahes Wissen über den jeweiligen Zustand im Netz wichtig. Momentan ist nicht klar, welche Monitoring-Parameter entscheidend sind, wenn ein „mission-critical“ System wie das Stromnetz auf ein Gebäudesystem trifft, um Informationen über mögliche Lastverschiebungen auszutauschen. Erste Studien in der Betriebsphase von Gebäuden in Österreich (Modellregion Salzburg) haben gezeigt, dass die Nutzung der Speicherfähigkeit von Gebäuden zur Lastverschiebung an sich vorteilhaft sein könnte. Jedoch musste die physikalische Repräsentation von Gebäuden dabei stark vereinfacht werden, und basierte u.a. lediglich auf statischen Werten aus dem Energieausweis. Ein neuer Versuch mit umfassenden dynamischen physikalischen Messungen soll die Diskussion über Grid-freundliche Gebäude, die freiwillig und zeitnah Informationen über ihre thermischen Eigenschaften an den Flexibility Operator im Smart Grid liefern können, mit Fakten anreichern, um klare Hypothesen für zukünftige Forschung bilden zu können.
Projektverlauf
Für die neuen Tests müssen weitere Vereinfachungen vorgenommen werden, um Ungenauigkeiten zu vermeiden, die das Verhältnis von Signal und Rauschen (s/n ratio) bei der Auswertung der Effekte beeinträchtigen könnten. Gegenstand der Betrachtung ist deshalb zusätzlich das Gebäude ohne Nutzer wie am Ende der Bauphase vorzufinden, jedoch einschließlich der klimatischen Umgebung. In einer Informationssystemstudie werden zuerst Datensets erarbeitet, die stellvertretend für häufig anzutreffende Konfigurationen der Heim-und Gebäudeautomatisierung in österreichischen Gebäuden sind. Zusätzlich werden Smart Meter Technologien untersucht, um herauszufinden, welche Informationen sie für die physikalische Modellierung anbieten könnten. Zusammen bilden sie die Auswahlkriterien für tatsächlich aufgezeichnete Datensets und helfen mögliche Testgebäude zu identifizieren. Die so ausgewählten Testfälle werden in einem zweiten Schritt verschiedenen Formen der physikalischen Modellierung angeboten. Nach der Abstimmung über Daten, die ein Best-Practice Messprotokoll anbieten sollte, das für alle Modellierungsformen akzeptabel ist, werden die so erarbeiteten Parameter an eine vereinfachte Repräsentation eines DSM weitergereicht. Dort wird quantifiziert, ob und in welchem Ausmass die neu präsentierten Parameter die Entscheidungen über Lastverschiebungen verbessern. Wenn zusätzliche Parameter identifiziert werden konnten, die die Erweiterung der bisherigen verkürzten physikalischen Modelle rechtfertigt, werden die Ergebnisse Stakeholdern für eine weitere Bearbeitung zur Verwendung im Flexibility Operator des Smart Grids vorgestellt.
Ergebnisse
Die folgende Kernfrage soll geklärt werden und der Bildung von Hypothesen für zukünftige Forschung dienen:
„Welche gebäudebasierten Parameter eignen sich als Angebot für den Flexibility Operator, und sind es die Anzahl oder die Art der Parameter, die kritisch für die Qualität der Ergebnisse sind?“
Verwertbare Ergebnisse dieser Studie sind:
- Eine Analyse der Gebäudeautomatisierung in Österreich und ihr Nutzen für Monitoring von Smart Grids
- Ein Use Case für DSM zur Klärung der Rollen der verschiedenen Elemente
- Identifizierung der notwendigen und Auswahl der bereits bauseits vorhandenen Parameter zur physikalischen Energiemodellierung von Gebäuden
Dipl.-Ing. MArch MS A. Susanne Metzger
Steckbrief
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Projektnummer84891
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KoordinatorTechnische Universität Wien Institut für Rechnergestützte Automation
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ProjektleitungWolfgang Kastner, k@auto.tuwien.ac.at
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Partner
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FörderprogrammEnergieforschung (e!MISSION)
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Dauer04.2014 - 03.2015
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Budget182.268 €
