ÖKO-OPT-QUART - Ökonomisch optimiertes Regelungs- und Betriebsverhalten komplexer Energieverbünde zukünftiger Stadtquartiere

Mit der Entwicklung energieeffizienter Gebäude und dem massiven Ausbau regenerativer Energiegewinnung wurde die Transformation unserer urbanen Energiesysteme in Gang gesetzt. Die Abhängigkeit der regenerativen Energiebereitstellung von nicht steuerbaren und wechselhaften Phänomenen wie Wind und Sonne, die stetig ausgebaute dezentrale Energiegewinnung sowie der steigende Effizienzdruck verursachen dabei eine massive Erhöhung der Systemkomplexität. Die derzeit eingesetzten steuerungs- und regelungstechnischen Methoden sind jedoch nicht in der Lage derartig komplexe Systeme effizient und zuverlässig zu betreiben. Ein energietechnisches und ökonomisch effizientes und zuverlässiges Betriebsverhalten ist aber die Grundlage einer breiten Akzeptanz und die unverzichtbare Basis für Investitionen in erneuerbare Energieträger. Die publizierte Literatur zeigt jedoch im Bereich des energietechnischen Betriebsverhaltens urbaner Quartiere einen bescheidenen, in der Regel rein akademisch dominierten Erkenntnisstand. Im Projekt werden ein energietechnisches, ein ökonomisches sowie ein regelungstechnisches Modell für komplexe Energieverbünde in Stadtquartieren entwickelt und zu einem leistungsfähigen, umfassenden Gesamtmodell verknüpft. Die energietechnische Modellierung bildet das thermische sowie das elektrotechnische Verhalten eines urbanen energieverbundes detailliert und zeitlich hoch aufgelöst ab. Das ökonomische Modell ermöglicht eine kontinuierliche ökonomische Bewertung der Betriebsweise, indem der zeitliche Verlauf der entstehenden Kosten abgebildet und analysiert werden kann. Das regelungstechnische Modell beinhaltet je nach Ausführung eine konventionelle, dem Stand der Technik entsprechende, Regelung oder eine im Projekt entwickelte vorausschauende, kostenoptimierende Regelungsstrategie für die Betriebsführung komplexer Energieverbünde in Gebäudeverbünden / Stadtquartieren, und ermöglicht somit einen Vergleich der beiden Regelungen durch umfassende Simulationsstudien. Als Entwicklungsgrundlage wird ein in Planung stehendes Quartier im Stadtgebiet Graz-Reininghaus herangezogen. Die Integration der verantwortlichen Planer und Investoren stellt dabei die Modellentwicklung auf ein praxisnahes Fundament. Aus den Erkenntnissen wird eine Methodik zur Anpassung an verschiedene Systemkonfigurationen abgeleitet und in einem Leitfaden dokumentiert. Die erhöhte energietechnische und ökonomische Beherrschbarkeit von auf volatilen regenerativen Energieträgern basierenden, komplexen urbanen Energieverbünden führt zu einer Stärkung der Investitionssicherheit, indem ökonomische Entscheidungsgrundlagen für entsprechende Geschäftsmodelle zur Verfügung gestellt werden können.