Entwicklung Plug-and-Play Regelstrategien für Gebäude mit Wärmepumpenanlagen und thermisch aktivierten Bauteilen

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Die zunehmende Nutzung von Energie aus erneuerbaren Energiequellen erfordert im Elektrizitätsnetz den verstärkten Ausgleich von Produktion (lokal, regional und überregional) und Verbrauch. Der Einsatz von Wärmepumpen (WP) in Kombination mit thermisch aktivierten Bauteilen (TABS) bietet große Potenziale für solche Lastverschiebungen, da diese aufgrund ihrer hohen thermischen Speichermasse Heiz- oder Kühlenergie längerfristig speichern können. Dadurch kann, mittels geeigneter Regelungsstrategien, der Betrieb der Wärmepumpe flexibel zugunsten einer erhöhten Nutzung erneuerbarer Energien im Gebäude gestaltet werden. Gleichzeitig entsteht – im großen Maßstab – ein wesentliches Potenzial für eine Entlastung des Stromnetzes. Damit trägt das Projekt maßgeblich zur Integration von erneuerbarer Energie und zur Senkung des Stromverbrauchs bei.

Auftraggeber

Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH

Projektstatus

abgeschlossen

Projektpartner:

Forschung Burgenland GmbH
ruvi e.U.
teamgmi Ingenieurbüro GmbH
WEB Windenergie AG
Herz Energietechnik GmbH
Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie

Kooperationspartner:

Green Energy Lab

Projektbeschreibung

Der großflächigen Verbreitung dieses Konzepts steht gegenwärtig das Fehlen einer breit anwendbaren, standardisierten Regelungsstrategie entgegen. Das Ziel dieses Projekts war es daher die Entwicklung von Regelstrategien von Wärmepumpen in Kombination mit thermisch aktivierten Bauteilen, welche die Kommunikation mit gebäudeinternen oder -externen erneuerbaren Energieerzeugern aufnehmen und die Bereitstellung der Nutzenergie dahingehend optimieren kann. Die Anforderungen des Innenraumklimas sind dabei stets einzuhalten. Vor allem der Ansatz von Open Source und Plug-and-Play (Technologie, die es ermöglicht, mit minimalem Aufwand externe Geräte anzuschließen und sofort zu nutzen) ermöglicht eine breite Anwendung.

Einbeziehung aller Partner zur Schaffung einer vielseitig-einsetzbaren Lösung

Die aktive Einbeziehung von relevanten Unternehmen wie Wärmepumpenherstellern und Energieversorgungsunternehmen, Regelungstechnikern und Haustechnikplanern sowie Forschungseinrichtungen war von Anfang an essenziell. Damit wurde sichergestellt, dass die Lösung, die im Projekt entwickelt wurde, am Ende als Open Source Code von interessierten Regelungstechnik Anwendern integriert werden kann.

Die entwickelten Regelstrategien wurden in mehreren Demonstrationsobjekten integriert und im Betrieb geprüft. Gleichzeitig wurde eine Plattform ein sogenannter “Grid Data Managers” für “Grid Data Communication” entwickelt. Der Grid Data Manager ist ein zentralisiert und automatisiert laufender Software-Agent, der über verschlüsselte Verbindungen (VPN) mit allen – verifizierten und authentifizierten – Teilnehmern des Stromnetzes verbunden ist und mit diesen Daten austauscht (Grid Data Communication).

Datenaustausch über Grid Data Manager (aktuell):

Wetterdatenprognosen je Standort
Preissignale von erneuerbaren Energielieferanten
Prognosedaten für den Energieverbrauch
Potenziale für (elektrische) Lastverschiebung

Die Software-Bestandteile, die für die Implementierung der Grid Data Communication bei den Teilnehmern des Stromnetzes notwendig sind, stehen für einen ’Proof-of-Concept‘ zur Verfügung und sollen in einem nächsten Schritt mit Netzbetreibern und Energielieferanten technisch verifiziert und validiert werden.