Smart Building

Drei Gebäude – ein Wohnbau, ein Wohnheim für Studierende und ein Bildungscampus (derzeit Kindergarten und Volksschule) – bilden die Smart-Building-Untersuchungsobjekte der ASCR. Ausgestattet mit Photovoltaik, Solarthermie, Hybridanlagen, Wärmepumpen sowie verschiedenen thermischen und elektrischen Speichern agieren die Gebäude von morgen als echte Prosumer. Sie verbrauchen nicht nur Energie, sondern produzieren und speichern sie auch. Komplexe IKT-Systeme ermöglichen, die Verteilung, Nutzung, Speicherung und Weiterleitung der Energie optimal zu steuern.

Optimierter Eigenverbrauch

Ein Hauptaugenmerk der ASCR liegt darauf, den Eigenverbrauch im Gebäude zu optimieren. Heutigen Gebäudeoptimierungssystemen mangelt es nämlich an einer wesentlichen Komponente: Sie können noch nicht in die Zukunft blicken. Das soll sich bald ändern. Intelligente Gebäudesteuerungen sind darauf ausgerichtet, den voraussichtlichen Energiebedarf unter Berücksichtigung der Wetterprognose und anderer Daten vorherzuberechnen. Außerdem können sie Auskunft über den Zustand bestimmter Gebäudeeinheiten geben und bei der vorausschauenden Planung von Instandhaltungsmaßnahmen helfen.

Gebäudeflexibilitäten

Abgesehen von der Eigenverbrauchsoptimierung interessiert die Forschungsgesellschaft vor allem das Potenzial von Gebäuden, zeitliche Energie-Flexibilitäten auch über die Gebäudegrenze hinaus zur Verfügung zu stellen. Eine der dringendsten Fragen lautet daher: Wie können Gebäude zukünftig ihre Flexibilitäten zur Stützung des lokalen Mittel- und Niederspannungsnetzes anbieten bzw. alternativ als aktive Teilnehmer am Strommarkt agieren?

Testbed Smart Building

Wohnheim für Studierende mit über 300 Plätzen
Photovoltaik-Anlage (250 kWp)
Elektrischer Speicher (120 kWh)
E-Patronen (2 x 8 kW)
Smarte Mess-, Steuer-, Regelungstechnik (Smarte MSR)

Bildungscampus (derzeit Kindergarten und Volksschule)
2 Wärmepumpen (510 kW)
Solarthermie (90 kW)Warmwasserspeicher
E-Patrone (70 kW)
Photovoltaik-Anlage (58 kWp)
Smarte MSR

Wohnbau mit 213 Wohnungen
7 Wärmepumpen (800 kW)
Solarthermie (90 kW)
Photovoltaik-Anlage (15 kWp)
Hybridanlage (20 kWpel + 60 kWpth)
Erdspeicher (40.000 kWh)
Warmwasserspeicher
Elektrische Speicher (rd. 20 kWh)
Smarte MSR

Flexibilitäten-Pooling

Um diese Herausforderungen zu bewerkstelligen, müssen Aggregationsstufen, bestehend aus einigen wenigen Gebäuden bzw. in Zukunft auch aus bis zu mehreren tausend Gebäuden, gebildet werden. Dafür bedarf es zumindest zweier Instanzen. Eine davon befindet sich im Gebäude selbst, ein Building Energy Management System (BEMS), das in regelmäßigen Intervallen Prognosen des Stromverbrauchs des Gebäudes und mögliche Flexibilitäten errechnet. Eine andere Instanz, der Energiepool-Manager, fungiert als Schnittstelle zwischen den einzelnen Gebäuden und der Strombörse.

Damit Gebäude überhaupt an Regelenergiemärkten teilnehmen können, braucht es intelligente Stromnetze, welche über den Netzzustand nicht nur jederzeit Bescheid wissen müssen, sondern auch in die Zukunft prognostizieren können. Darüber hinaus braucht es dafür neue rechtliche Rahmenbedingungen.