FlexiCluster. Energetische Flexibilität von Arealen (Annex 82)

FlexiCluster. Energetische Flexibilität von Arealen (Annex 82)

DOI of the original publication

URI

https://irf.fhnw.ch/handle/11654/45783

Project type

angewandte Forschung

Project start

2021

Project end

2024

Project status

abgeschlossen

Description

Abstract

Im Rahmen der Energiestrategie 2050 wird die Betrachtung der energetischen Flexibilität von Arealen immer wichtiger. Eine hohe Eigenversorgung mit erneuerbaren Energien und smartem Lastmanagement führen zur Netzentlastung, was ein wichtiges Thema für die Zukunft ist. Die Netzdienlichkeit von Arealen sollte also schon in der Planungsphase berücksichtigt werden können. Hierzu sind detaillierte und kombinierte Untersuchungen von Gebäuden und Netz notwendig, welche in diesem Projekt durchgeführt werden. Die komplexen Strukturen werden mit einer Multi-Agent Umgebung und Co-Simulation abgebildet. Mit verschiedenen Lastmanagementsignalen wird die Netzdienlichkeit eines Areals getestet. Das Projekt ist ein Betrag zum IEA EBC Annex 82 “Energy flexible buildings towards resilient low carbon energy systems”.

Link

https://www.aramis.admin.ch/Grunddaten/?ProjectID=47510
https://annex82.iea-ebc.org/
https://www.fhnw.ch/de/die-fhnw/hochschulen/architektur-bau-geomatik/institute/ineb/ineb-forschung/energieeffiziente-und-klimaneutrale-bauten/flexicluster

Created during FHNW affiliation

Yes

Strategic action fields FHNW

School

Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW

Institute

Institut Nachhaltigkeit und Energie am Bau

Financed by

Bundesamt für Energie BFE

Project partner

Contracting authority

SAP reference

Keywords

Energy Flexibility
Cluster
Co-Simulation
Multi-Agent Umgebung
Lastmanagement

Subject (DDC)

624 - Ingenieurbau und Umwelttechnik

Publications

Publication

Developing energy flexibility in clusters of buildings. A critical analysis of barriers from planning to operation

(Elsevier, 05.10.2023) Le Dréau, Jérôme; Lopes, Rui Amaral; O'Connell, Sarah; Finn, Donal; Hu, Maomao; Queiroz, Humberto; Alexander, Dani; Satchwell, Andrew; Österreicher, Doris; Polly, Ben; Arteconi, Alessia; de Andrade Pereira, Flavia; Hall, Monika; Kırant-Mitić, Tuğçin; Cai, Hanmin; Johra, Hicham; Kazmi, Hussain; Li, Rongling; Liu, Aaron; Nespoli, Lorenzo; Saeed, Muhammad Hafeez

This paper examines building energy flexibility at an aggregated level and addresses the main barriers and research gaps for the development of this resource across three design and development phases: market and policy, early planning and design, and operation. We review methodologies and tools and discuss barriers, challenges, and opportunities, incorporating policy, economic, technical, professional, and social perspectives. Although various legal and regulatory frameworks exist to foster the development of energy flexibility for small buildings, financing mechanisms are limited with a significant number of perceived risks undermining private investment. For the early planning and design phase, planners and designers lack appropriate tools and face interoperability challenges, which often results in insufficient consideration of demand response programs. The review of the operational phase highlighted the socio-technical challenges related to both the complexity of 2 deployment and communication, as well as privacy and acceptability issues. Finally, the paper proposes a number of targeted research directions to address challenges and promote greater energy flexibility deployments, including capturing building demand side dynamics, improving baseline estimations and developing seamless connectivity between buildings and districts.

Publication

FlexiCluster – Energetische Flexibilität von Arealen

(Bundesamt für Energie BFE, 06.09.2024) Hall, Monika; Geissler, Achim

Ziel des Projektes ist es, für Areale verbesserte Aussagen über das Zusammenspiel von Gebäudelast, Nutzung lokaler Strom-/Wärmeerzeugung, dem lokalen elektrischen Verteilnetz und der jeweiligen Trafostation zu machen. Insbesondere die Residuallast an der Trafostation ist für den Netzausbau ein wichtiger Parameter, weshalb sie detailliert betrachtet werden muss. Hierzu wird das System «Areal» in Verbindung mit dem System «elektrisches Netz» detailliert simuliert. Die komplexen Strukturen werden mit einer Multi-Agent Co-Simulations Umgebung abgebildet. Die System-Architektur setzt sich aus EnergyPlus (Gebäude inkl. Haustechnik), Mosaik (Multi-Agent Co-Simulation) und Pandapower (elektrisches Netz) zusammen. Mit der erstellten System-Architektur wird der Einfluss verschiedener Steuersignale auf verschieden Gebäude- und Arealparameter untersucht. Mit der erstellten System-Architektur wird ein Areal bestehend aus acht Einfamilienreihenhäusern mit unterschiedlichen Lastprofilen abgebildet. Aufgrund der Simulationen mit der erstellten System-Architektur kann gezeigt werden, dass das gewählte Lastmanagement (Day Ahead Preise, CO2äq-Emissionen, Trafoleistung und Trafotemperatur) für den netzdienlichen Betrieb des untersuchten Areals geeignet ist, ohne dass die thermische Behaglichkeit der Bewohnenden signifikant eingeschränkt wird. Es wird aber auch deutlich, dass die Netzeinspeisung eine grosse Rolle spielt. Ohne Berücksichtigung von Kurz- bzw. Langzeitspeicher kann das Areal gerade im Sommer nur eine sehr begrenzte Flexibilität aufweisen bzw. dem Lastmanagement nur bedingt Folge leisten.

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