Ausgangssituation, Problematik und Motivation:
Die Energiewende in Österreich und China erfordert einen Übergang zu einem neuen nachhaltigem Energieversorgungssystem, welches von erneuerbaren Energien dominiert wird. Erneuerbare Energien sind jedoch intermittierend, schwankend und stellen eine Herausforderung für die Balance zwischen Stromangebot und -nachfrage dar. Die Verbesserung der Flexibilität des Stromnetzes durch ein Maßnahmenpaket aus intelligenten Technologien ist der Schlüssel zu nachhaltigen resilienten Städten der Zukunft. Gebäude können als wertvolle Flexibilitätsressourcen zur Stabilisierung und Optimierung erneuerbarer Energienetzwerke beitragen. Hierfür müssen sie jedoch entsprechend geplant und betrieben werden, sodass Energie verbraucht, einspeist und/oder für das Netz bedarfsgerecht gespeichert werden kann. Weltweit existiert weder eine Definition der Parameter eines „netzflexiblen Gebäudes“ (Architektur, Haustechnik, Regelung) noch können die Auswirkungen auf das Energienetz oder das Quartier im Vorentwurf wirtschaftlich ohne großen Aufwand bestimmt werden.
Ziele und Innovationsgehalt:
In einem ersten Schritt erfolgt die Evaluierung von international gültigen Indikatoren zur Beurteilung der „smart readiness“ von netzfreundlichen Gebäuden unter Berücksichtigung heutiger und zukunftsweisender Gebäudetechnologien (Wasserstoff, Wärmepumpen, Speicher, …) um diese für Anforderungen an erneuerbare Energienetze/ Stadtquartiere und Bedürfnisse der NutzerInnen richtig planen zu können. Parallel dazu werden eine Gebäudetechnik-Varianten-Matrix und eine Standardisierung der Betriebsstrategien für Gebäudeenergiesysteme definiert, um die Wechselwirkung von Gebäudeenergiesystemen und Betriebsstrategien auf das Energienetz abbilden zu können. Diese kumulierten und standardisierten Parameter sowie ein digitales Modell bilden die Eingangswerte des hier entwickelten dynamischen Simulations-Tools für Gebäude und/oder Quartiere. Das Tool ermöglicht bereits im frühen Planungsstadium eine präzise Abbildung der Energienetzbeanspruchung und der Effekte der Sektorenkopplung. Es kann zur Optimierung von Varianten, zur Ableitung von Maßnahmen für die Realisierung netzflexibler Gebäude und zur Erzeugung effizienter Energienetze eingesetzt werden Die erweiterbaren präzisen Simulationsmodele von Gebäuden oder gesamten Stadtteilen sind wirtschaftlich nachhaltig, bewirkt Planungssicherheit und beschleunigt die Energiewende in beiden Ländern.
Angestrebte Ergebnisse bzw. Erkenntnisse:
Flexibilitätsressourcen von Gebäuden und Gebäudeenergiesystemen können durch dieses Forschungsprojekt erkannt, dokumentiert, optimiert und gekoppelt werden. Das Planen und Abbilden kohlenstoff-neutraler, resilienter Quartiere mit erneuerbaren Energienetzen wird mit dem Planungs- und Simulations-Tool möglich. Das Forschungsprojekt liefert zusätzlich folgende Erkenntnisse:
1) Methoden zur Quantifizierung und Bewertung der Netzfreundlichkeit von Gebäuden und integrierten Gebäudeenergiesystemen.
2) Analyse und Quantifizierung der notwendigen Eigenschaften und Potenziale möglicher Flexibilitätsressourcen in Gebäuden.
3) Entwicklung standardisierter Betriebsstrategien für Gebäudeenergiesysteme mit dem Ziel der Optimierung der Wechselwirkung mit dem Energienetz und seiner Flexibilität.
Eines Demonstrationsprojekt in China wird aufgrund der Erkenntnisse realisiert und seine Auswirkung auf des Energienetz mit dem Simulationsdaten optimiert. Die Ergebnisse tragen zur Erreichung der bilateralen Klimaneutralitätsziele im Energiesektor Österreichs und Chinas bei und ermöglichen NEUBAU best.energy eine erhebliche Umsatzsteigerung durch das weltweite Angebot dieser Dienstleistung.
