Hall, Monika
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- PublikationLoad Control by Demand Side Management to Support Grid Stability in Building Clusters(MDPI, 01.10.2020) Hall, Monika; Geissler, Achim [in: Energies]Increasing numbers of photovoltaic systems and heat pumps in existing building clusters can lead to an overload of the associated substations of the electric grid. Based on a multi-agent-based simulation of three building cluster types the impact of building flexibility in regard to the residual substation load is studied. Each building announces its available flexibility, e.g. “heat pump can be switched off/on”. A cluster master coordinator evaluates the incoming offers and decides which offers are accepted in regard to the substation’s capacity utilization. The goal is to honour the substation’s limit by shifting the residual load. This paper presents results from three typical urban building clusters for different penetration scenarios in regard to heat pumps, photovoltaic systems, batteries and electric vehicles. It is shown that in the studied building clusters a high penetration of heat pumps and photovoltaic systems can violate the existing substation’s limits, regardless of the efforts by the master coordinator. Batteries of typical capacities cannot reduce the peak residual load. The load shifting options of the master coordinator are limited.01A - Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift
- PublikationSmarte Gebäude - netzdienlich oder nicht?(Brenet, 04.09.2020) Hall, Monika; Geissler, Achim; Bichsel, Jürg; Sattler, Michael [in: 21. Status-Seminar Erneuern! Sanierungsstrategien für den Gebäudepark]Die Laststeuerung nach Strompreisen (Hoch-/Niedertarif, Spotmarktpreise), CO2-eq-Emissionen bzw. dem Eigenverbrauch wird für die Wärmepumpe eines kleinen Mehrfamilienhauses untersucht. Die Ergebnisse werden anhand von vier verschiedenen Flexibilitätskenngrössen dargestellt. Die Berechnungsmethodik der vorgestellten Kenngrössen GSCabs, RIP, FF und FI ist sehr unterschiedlich. Somit sind auch die Wertebereiche, die eine Kenngrösse annehmen kann bzw. Zielwerte, die eine hohe Flexibilität anzeigen, sehr verschieden. Dies macht die Vergleichbarkeit der Kenngrössen schwierig. Die vorgestellten Flexibilitätskenngrössen zeigen jedoch grundsätzlich dieselben Tendenzen an, so dass jede Kenngrösse genutzt werden kann. Die Ziele von Netz- und Gebäudebetreiber widersprechen sich nicht. Es muss jedoch entschieden werden, ob der Fokus auf einer Netzentlastung bei tiefen Stromkosten oder auf der Reduktion der CO2-eq- Emissionen liegt.04B - Beitrag Konferenzschrift
- PublikationEnergetische Flexibilität von Gebäuden(Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 24.06.2020) Hall, Monika; Geissler, AchimIn diesem Projekt werden verschiedene Aspekte zum Thema «Energetische Flexibilität von Gebäuden» untersucht. Die Schwerpunkte liegen auf der Berechnung des Eigenverbrauchs, der Nutzung der thermischen Gebäudemasse zur flexiblen Laufzeitverschiebung der Wärmepumpe, das netzdienliche Lastmanagement für drei Quartiertypen, dem Einsatz von Flexibilitätskenngrössen und dem Thema Eigenverbrauch versus Netzdienlichkeit.05 - Forschungs- oder Arbeitsbericht
- PublikationMulti-agent based simulation of smart building cluster for electric grid stabilization(IOP Publishing, 21.11.2019) Hall, Monika; Geissler, Achim; Wache, Holger [in: Journal of Physics: Conference Series]With the increasing number of photovoltaic systems and heat pumps in buildings existing substations of the electric grid could be overloaded. A multi-agent based simulation of a building cluster studies the impact of building flexibility in regard to the residual substation load. Each building announces its available flexibility, e.g. "heat pump can be switched off/on". A master coordinator evaluates all incoming offers and decides which offers are accepted. This reduces the residual load at the substation. This paper presents results from a study of the impact at the substation of a smart urban building cluster with different penetration scenarios of heat pumps, photovoltaic systems, batteries and electric vehicles. It is shown that a high penetration of heat pumps and photovoltaic systems violates the substation's limits for the studied building cluster. Batteries cannot reduce the peak utilization. The master coordinator's load shifting options are limited.01A - Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift
- Publikation30% oder 80% Eigenverbrauch?(AZ Medien AG, 06/2019) Hall, Monika; Bittel, Raphael [in: HK-Gebäudetechnik]Infolge der steigenden dezentralen Stromerzeugung wird der Eigenverbrauch immer wichtiger. Die Eigenverbrauchsrate sollte daher bestimmt werden. Je nach zeitlicher Auflösung der Gebäudebilanzierung kommt man jedoch zu unterschiedlichen Ergebnissen. Welche Zeitschritte sind für die Praxis sinnvoll? Die Ergebnisse zeigen, dass zur Bestimmung der Eigenverbrauchsrate und dem Autarkiegrad eine zeitliche Auflösung der Daten von einer Stunde ausreichend ist. Der Fehler ist mit dieser Auflösung gegen über 1 min Werten nicht sehr gross. Wird eine Batterie eingesetzt, spielt die Auflösung von 1, 15 oder 60 min keine Rolle mehr.01B - Beitrag in Magazin oder Zeitung
- PublikationEnergieetikette im GEAK(Kanton Thurgau, Abteilung Energie, 10/2018) Hall, Monika; Wesselmann, Karine [in: Ostschweizer Energiepraxis]Das zentrale Element im GEAK ist die zweiteilige Energieetikette, die die Effizienz des Gebäudes für die Gebäudehülle (Heizwärmebedarf) und den Gesamtenergiebedarf anschaulich darstellt. Wissenswertes über die Berechnung der Etikette und deren Klassengrenzen werden vorgestellt. Ebenso wird beschrieben, welche Parameter einen Einfluss auf die Etikette haben.01B - Beitrag in Magazin oder Zeitung
- PublikationQuantifying Thermal Flexibility of Multy-Family and Office Buildings(University of Cambridge, 11.09.2018) Hoffmann, Caroline; Hall, Monika; Geissler, Achim [in: Building Simulation & Optimization 2018]In diesem Beitrag geht es um die thermische Flexibilität von Mehrfamilienhäusern und Bürogebäuden. Speziell wird untersucht, wie es sich bei beiden Gebäudetypen auf den thermischen Komfort auswirkt, wenn das Gebäude nur tagsüber und in möglichst kurzen Zeitabschnitten beheizt und gekühlt wird.04 - Beitrag Sammelband oder Konferenzschrift
- PublikationQuantifying Thermal Flexibility of Multy-Family and Office Buildings(11.09.2018) Hoffmann, Caroline; Hall, Monika; Geissler, AchimThe increased feed-in of solar electricity into the grid needs to be counterbalanced by an increase in self-consumption of buildings. This presentation addresses the differences in thermal flexibility between a multi-family house and an office building and the implications to thermal comfort. It looks into the operating time of both heating and cooling and gives simplified design criteria for residential buildings. The findings of the thermal simulations suggest that it seems easier to utilize thermal flexibility in residential buildings than in office buildings. Transferred to the Swiss building stock, it is estimated that roughly 10% of the dwellings could offer some thermal flexibility to the grid.06 - Präsentation
- PublikationEnergetische Flexibilität durch Nutzung der thermischen Gebäudemasse(06.09.2018) Hall, Monika; Hoffmann, Caroline; Geissler, Achim [in: 20. Status-Semianr "Forschen für den Bau im Kontext von Energie und Umwelt"]Aufgrund der Preisentwicklung von Strom wird es immer attraktiver, den Stromertrag der lokalen Photovoltaikanlage direkt vor Ort zu nutzen. Hierzu eignen sich grosse Strombezüger, die während der Tagesstunden Strom beziehen können, wie z.B. Wärmepumpen. Ziel ist es, die Laufzeit der Wärmepumpe auf den Tag zu beschränken. Je geringer die notwendige Laufzeit ist, desto grösser wird die Flexibilität hinsichtlich der Wahl der Laufzeitfenster. Es werden ein Mehrfamilienhaus (Fussbodenheizung) und ein Bürogebäude (Betonkernaktivierung in der Decke) untersucht. Beide untersuchten Gebäudetypen zeigen, dass die thermische Gebäudemasse ein wichtiger Bestandteil im Rahmen der energetischen Flexibilität ist. Es lässt sich aus den durchgeführten Untersuchungen ableiten, dass diese Flexibilität im Wohnbereich besser als im Bürobau zu nutzen ist, da im Bürobau die internen Lasten eine sehr grosse Rolle spielen. Im Winter wirken sich hohe interne Lasten positiv auf die Flexibilität aus, es sind kürzere Laufzeiten der Wärmepumpe (Heizmodus) möglich. Im Sommer verlängern hohe interne Lasten die Laufzeiten der Wärmepumpe (Kühlmodus), da mehr bzw. länger gekühlt werden muss.04 - Beitrag Sammelband oder Konferenzschrift
- PublikationEnergiebilanz und Eigenverbrauch(02.05.2018) Hall, MonikaVerschiedene Normen, Verordnungen und Labels haben unterschiedliche Anforderungen an die Energiebilanz von Gebäuden. Ob nur die Heizung, Warmwasser und Lüftung/Klima oder der Gesamtbedarf in die Bilanz eingeht und ob und wie der PV-Ertrag angerechnet wird ist sehr verschieden. Die Gewichtungsfaktoren haben einen grossen Einfluss nicht nur auf die Energiebilanz, sondern auch auf die Grösse der PV-Anlage. Ist der Faktor für exportierten Strom kleiner als für bezogenen Strom, muss die PV-Anlage grösser ausgelegt werden, als bei gleich grossen Gewichtungsfaktoren für Im- und Export und andersherum. Die Ermittlung von Eigenverbrauch sollte mit max. 1 Stundenschritten berechnet werden, hierzu steht z.B. das Tool "PVopti" zur Verfügung. Grosse PV-Anlagen erhöhen den Autarkiegrad und senken den Eigenverbrauch. Bei kleinen Anlagen ist dies genau umgekehrt. Batteriespeicher und "tagaktive" Lastprofile erhöhen den Autarkiegrad und den Eigenverbrauch.06 - Präsentation