Aktion 1 - Projektmanagement
Verantwortlicher Partner für Aktion 1: ULg/BEMS
Aktion 2 - Kommunikation
Verantwortlicher Partner für Aktion 2: UL, TUK/RE, ULg/BEMS
Poster Action 3
Aktion 3.1 - Untersuchung der aktuellen Heizungsanlagen in der Großregion
Verantwortlicher Partner für Aktion 3.1: ULg/BEMS
Ziele:
Analyse der aktuellen Situation in der Großregion unter Beachtung folgender Aspekte
- Der aktuelle Zustand verschiedener Heizungssysteme, vor allem von Wärmepumpen (Durchdringungsrate, Wärmepumpentypen, technologische Entwicklungen, Installationspotenzial, etc.)
- Die Situation und Organisation des Elektrizitätsnetzes für Erkenntnisse über die bestehenden Übertragungsleitungen, die Marktorganisation, Verbindungen zwischen den Gebieten der Großregion sowie eine Entwicklung des Status des Netzes (Monitoring der Kontrollmaßnahmen der letzten Jahre, der Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien, der Entwicklung der Nachfrage in den verschiedenen Regionen usw.)
Aktion 3.2: Bewertung der aktuellen Netzsituation in der Großregion
Verantwortlicher Partner für Aktion 3.2: TUK/ESEM
Ziele:
- Untersuchung der verschiedenen Spannungspegel und des Zusammenhangs zwischen den vier Ländern in der Großregion
- Entwicklung und Umsetzung von Maßnahmen zur Netzstärkung
- Untersuchung der installierten RE-Generation in verschiedenen Regionen
- Harmonisierung der gesammelten Daten für einen homogenen Rasterdatensatz
- Bewertung des Strombedarfs, des Strommarktes und der grenzüberschreitenden Ströme
Poster Action 4
Aktion 4.1 - Gebäudebewertung
Verantwortlicher Partner für Aktion 4.1: TUK/ARCH
Ziele:
Ziel ist es repräsentative Gebäudetypen für die Großregion herauszuarbeiten und für die Modellierung auszuwählen:
- Ermittlung der in der Region vorhandenen Haustypen und derer Häufigkeit
- Sammeln, Zusammenfügen und Homogenisieren der Haustypen
- Klassifizierung nach Baualter, Nutzungsart, Raumtypus, Konstruktion, Material und resultierendem Speicherverhalten
Aktion 4.2: Bewertung von Speichermöglichkeiten
Verantwortlicher Partner für Aktion 4.2: TUK/ARCH
Ziele:
Die Aktion stellt die Grundlagen zur Verfügung, die für die Gebäude- und Netzsimulation benötigt werden. Dabei wird folgendes untersucht:
- Analyse des Gebäudebestandes der Großregion
- Architektonisch-Konstruktiv-Bauphysikalische Beschreibung des Bestandes
- Kategorisierung des Bestandes
- Auswahl repräsentativer Gebäudemodelle für die Großregion
- Dreidimensionale digitale Modellierung der Gebäude für die Simulationsumgebung
- Erfassung von unterschiedlichen Konstruktionstypen für die Simulation der verschiedenen Baualtersklassen
Aktion 4.3: Untersuchung von Sanierungsstrategien
Verantwortlicher Partner für Aktion 4.3: TUK/ARCH
Ziele:
- die Analyse des Gebäudebestandes,
- die Analyse der länderspezifischen Rahmenbedingungen, explizit der Normen und Regelwerke
- die Entwicklung von Sanierungsstrategien für den Gebäudebestand (die Sanierungsstrategien basieren auf den nationalen und regionalen Energieeinspargesetzen und dienen der im Forschungsprojekt fokussierten Nutzung thermischer Speicherung mittels stromgeführter Wärmepumpen
Poster Aktion 5.1
Poster Aktion 5.2
Aktion 5.1 – Bewertung des Wärmepumpenmarktes in der Großregion
Verantwortlicher Partner für Aktion 5.1: Universität Lothringen
Ziele:
Ziel dieser Aktion ist es, eine Studie über den Wärmepumpenmarkt in der Großregion (Anzahl der verkauften Einheiten, Anzahl der in Betrieb befindlichen Einheiten, installierte Leistung usw.) für den Zeitraum 2011-2017 durchzuführen, die eine Prognose über die Entwicklung dieser Technologie in der Großregion ermöglicht.
Aktion 5.2 – Wärmepumpen-Modellierung
Verantwortlicher Partner für Aktion 5.2: Universität Lothringen
Ziele:
Ziel dieser Aktion ist die Modellierung einer drehzahlgeregelten Wärmepumpe, die in ein intelligentes Netzwerk integriert ist und so bestenfalls den Energieverbrauch senken, die Flexibilität bei der Erhöhung des Verbrauchs von erneuerbarem Strom gewährleisten, die Relastkurve glätten und die Spitzenbelastung der Rohstoffe reduzieren zu können.
Poster Action 6
Aktion 6: Entwicklung und Evaluierung von thermischen Speichern zur Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien und zur Lastenverschiebung
Verantwortlicher Partner für Aktion 6: TUK/GST
Ziele:
- Modellierung der Speicher in der Simulationsumgebung
- Dimensionierung der Speichersysteme
- Bewertung der Möglichkeiten zur kurz- und mittelfristigen Beladung thermischer Speicher mit Strom aus erneuerbaren Energien
- Erkenntnisse über die Energieeffizienz in Kombination mit einer Wärmepumpe
Poster Action 7
Aktion 7: Energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen und Marktdaten für den Betrieb von Wärmepumpen in der Großregion
Verantwortlicher Partner für Aktion 7: IZES gGmbH
Ziele:
- Untersuchung der Wirtschaftlichkeit des Betriebs gesteuerter Wärmepumpen, deren Fahrweise sich an kurzfristigen Strommarktpreisen orientieren
- Untersuchung der Voraussetzungen und Bedingungen eines wirtschaftlichen Betriebs der oben genannten Systeme
- Prüfung des rechtlichen Rahmens der Länder der Großregion bzgl. einer kurzfristigen Tarifierung
- Ermittlung von rechtlichen Hemmnissen und Herausforderungen
Poster Action 8
Aktion 8: Entwicklung und Bewertung einer technischen Lösung zum verbesserten Netzmanagement in der Großregion
Verantwortlicher Partner für Aktion 8: TUK/GST
Ziele:
- Entwicklung eines Optimierungsalgorithmus zum kostenoptimierten Einsatz der Wärmepumpe
- Erstellen einer Schnittstelle zur Integration aller Simulationsmodelle (Wärmepumpe, Einsatzoptimierer, Gebäude, Speichersystem)
- Simulationsstudien für verschiedene Szenarien
Poster Action 9
Aktion 9: Durchführbarkeitsstudie des Wärmepumpen-Speicher-Systems
Verantwortlicher Partner für Aktion 9: TUK/RE
Ziele:
- Investitionskosten und Instandhaltungskosten der Referenzgebäude unter Berücksichtigung der Sanierungskonzepte
- Lebenszykluskosten (LZK) unter Berücksichtigung der Investitionskosten, Instandhaltungskosten, Energiekosten, möglicher Förderung und variabler Stromtarife
- Bewertung der LZK und der Erlöse/Ersparnisse (inkl. Amortisationszeit, Wirtschaftlichkeit, eingesparte Heizkosten pro Gebäudetyp)
- Empfehlung eines bevorzugten Sanierungskonzeptes pro Gebäudetyp
- Berechnung der Gesamtkosten für die Sanierungen in der Großregion
Poster Action 10
Aktion 10.1: Untersuchung der Auswirkungen eines HP-Rollouts auf das Verteilnetz
Verantwortlicher Partner für Aktion 10.1: TUK/ESEM
Ziele:
- Entwicklung von synthetischen Niederspannungsnetzmodellen für die Großregion
- Validierung der entwickelten synthetischen Niederspannungsnetzmodellen mit realen Netzen
- Untersuchungen zur Durchdringung verschiedener Gebäude und Clustertypen
- Niederspannungsnetzsimulationen und Auswertung der Ergebnisse
- Hochrechnung der Ergebnisse für die gesamte Großregion
Aktion 10.2: Quantifizierung des Lastverlagerungspotentials mittels elektrischer Wärmepumpen
Verantwortlicher Partner für Aktion 10.2: TUK/ESEM
Ziele:
- Ermittlung des Lastverlagerungspotenzials basierend auf der Stromtarifstruktur
- Ermittlung des Lastverlagerungspotentials basierend auf der Energiebilanz
Poster Action 11
Aktion 11.1: Anpassung des Labors
Verantwortlicher Partner für Aktion 11.1: ULg/BEMS
Ziele:
Ziel dieser Aktion ist es, das Labor an eine Reihe von Häusern anzupassen, die für die Großregion repräsentativ sind.
Aktion 11.2: Nachbildung der verschiedenen Gebäude
Verantwortlicher Partner für Aktion 11.2: ULg/BEMS
Ziele:
- Zweck dieser Aktion ist es, die in Unteraktion 11.3 und Aktion 12 durchzuführenden Tests einzurichten.
- Das in Aktion 11.1 beschriebene Emulationssystem, das die Reproduktion von für die Großregion repräsentativen Häusern ermöglicht, wurde an ein technisches System angeschlossen, das aus einer Wärmepumpe (Luft-Wasser-Wärmepumpe) und einem Speichertank besteht.
Aktion 11.3: Durchführung von vorläufigen Identifikationstests
Verantwortlicher Partner für Aktion 11.3: ULg/BEMS
Ziele:
- Ziel dieser Maßnahme ist es, erste Identifikationstests mit den verschiedenen möglichen Konfigurationen durchzuführen, die für Gebäude in der Großregion repräsentativ sind.
- Die Prüfungen und die bei diesen Prüfungen aufgezeichneten Daten müssen es ermöglichen, die verschiedenen Parameter zu bestimmen, die die physikalischen Eigenschaften der dargestellten Gebäude darstellen. Diese Parameter sind notwendig, wenn Tests mit dem CAP-Prädiktionsmodell (Wärmepumpe) durchgeführt werden (in Aktion 12).
Poster Aktion 12
Aktion 12.1 und 12.2 – Prüfung des prädiktiven Reglers
Verantwortlicher Partner für Aktion 12.1 und 12.2: ULg/BEMS
Ziele:
Ziel der Aktion 12 ist es, den im Projekt entwickelten prädiktiven Regler zu testen. Der Regler wird in verschiedenen Situationen und Szenarien getestet und die Parameter optimiert.
- Aktion 12.1: Vorbereitung der Labore für die Tests
- Aktion 12.2: Durchführung der Tests und Vergleich der Leistung des Reglers mit der Leistung eines herkömmlichen Reglers, wie er üblicherweise in Installationen mit Wärmepumpe, Speicher und Fußbodenheizung verwendet wird
Poster Action 13
Aktion 13: Regionale Potentialermittlungen und Zukunftsszenarien für den Einsatz von Wärmepumpen in der Großregion
Verantwortlicher Partner für Aktion 13: IZES
Ziele:
Das Arbeitspaket hat das Ziel das Marktpotential für Wärmepumpen in der Großregion zu erfassen und dieses im Rahmen von Zukunftsszenarien bis 2050 unter Berücksichtigung energiepolitischer, wirtschaftlicher und demografischer Entwicklungen darzustellen.
Die Herangehensweise erfolgt, basierend auf den Ergebnissen der Aktionen 3-6, durch eine Evaluation des aktuellen Gebäudebestands und Neubauprognosen in der Großregion. Der Gebäudebestand wird anhand der erarbeiteten Gebäudetypen in Aktion 4 gespiegelt. Parallel erfolgt die Ermittlung der Marktdurchdringungen der Wärmepumpen, um das aktuelle (Markt)Potential der Wärmepumpentechnologie zu ermitteln. Hierzu werden Marktprognosen hinzugezogen. Mit Hilfe von drei zu erarbeitenden Zukunftsszenarien (konservativ, gemäßigt, progressiv) bis 2050 unter Berücksichtigung energiepolitischer, wirtschaftlicher und demografischer Entwicklungen ist das zukünftige Marktpotential für Wärmepumpen in der Großregion abzubilden. Hierbei sind auch Ausbauszenarien Erneuerbarer Energien sowie europäische bzw. nationale Klimaschutzziele im Wärmebereich zu berücksichtigen mit dem Ziel gesamtvolkswirtschaftliche Schlussfolgerungen und Empfehlungen abzuleiten.
Aktion 15: Analyse des Entwicklungspotentials von Apartmentgebäuden und Mehrfamilienhäusern
Verantwortlicher Partner für Aktion 15: TUK/GST
Ziele:
- 15.1 Analyse des Bestands an Mehrfamilienhäusern in der Großregion und Ermittlung typischer Gebäudekonfigurationen
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- 15.2 Untersuchung des Flexibilitätspotentials in typischen Gebäuden durch numerische Simulation dieser Gebäude
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- 15.3 Untersuchung des spezifischen Renovierungsbedarfs in Mehrfamilienhäusern, um die Installation von Wärmepumpen zu ermöglichen
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- 15.4 Erstellung eines Renovierungsleitfadens, der an Mehrfamilienhäuser angepasst ist, um die Installation von Wärmepumpen zu ermöglichen (Erweiterung des in Aktion 4 entwickelten Leitfadens)
Aktion 16: Evaluation des Flexibilitätspotentials von Elektromobilitätsladung in Bezug auf netzdienliche Flexibilität
Verantwortlicher Partner für Aktion 16: TUK/ESEM
Ziele:
- 16.1 : Metastudie zu Elektromobilität. Hierbei sollen Szenarien zur zukünftigen Entwicklung der Elektromobilität basierend auf den politischen Zielen der einzelnen Länder der Großregion erstellt werden. Des Weiteren, wird in dieser Subaktion mithilfe von historischen Daten das Nutzungsverhalten der Elektrofahrzeuge untersucht.
- 16.2 : Modellierung des Ladeverhaltens. Hierfür sollen basierend auf die Ergebnisse der Subaktion 16.1 Modelle entwickelt werden, welche das Ladeverhalten von Elektroautos beschreiben.
- 16.3 : Reglerentwurf und Weiterentwicklung. Der in Aktion 8 entwickelte modellpädiktiver Regler wird weiterentwickelt, um die Planung der Beladevorgänge der Batterien der Elektroautos mitzuberücksichtigen.
- 16.4 : Auswirkungen eines Rollouts von Wärmepumpen und Elektroautos. Die Netzberechnungen, welche in Aktion 10 durchgeführt wurden, um die Auswirkungen eines Wärmepumpenrollouts zu untersuchen, werden in dieser Subaktion erneut durchgeführt. Dabei werden die Ergebnisse der Subaktion 16.3 integriert und somit sowohl Wärmepumpen als auch Elektroautos als gesteuerte Lasten berücksichtigt. Weiterhin werden die Auswirkungen auf den überregionalen Energieaustausch untersucht.
Aktion 17: Untersuchungen unter realen Einsatzbedingungen und Umsetzung eines Demonstrators (Einfamilienhaus als Testobjekt)
Verantwortlicher Partner für Aktion 17: ULg/BEMS
Ziele:
17.1 Definition des Demonstrationssystems in einer Simulationsumgebung
Durch die Integration des Demonstrationsgebäudes in eine Simulationsumgebung können verschiedenste Szenarien unter dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz analysiert und bewertet werden.
17.2 Anpassung des Reglers an die Bedingungen des Demonstrationsobjektes
Der im Projekt entwickelte Regler wird in der Unteraktion an die Bedingungen des Demonstrationsobjektes angepasst und seine Funktionalität unter realen Umgebungsbedingungen getestet. Darüber hinaus können die unter Aktion 17.1 durchgeführten Simulationen verifiziert werden.
17.3 Monitoring
Die Leistung des gesamten Systems wird während der Monitoring Phase überwacht und unter verschiedenen kurz- und langfristigen Randbedingungen bewertet. Auch die Flexibilität des Gesamtsystems wird untersucht und analysiert.
Beitrag zum Hauptziel des Projekts: Die Durchführung von einem Demonstrationsvorhaben in vollem Umfang ist der beste Weg, um die Zielgruppen von der Wirksamkeit des vorgeschlagenen Ansatzes für die Entwicklung des Strommarktes in der Großregion zu überzeugen.