Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Effects of building refurbishment on a districts energy system

Optimization of the deployment and operation of heat, power and sector coupling technologies
 
: Saad Hussein, Noha
: Henning, Hans-Martin; Wagner, Andreas

:
Volltext urn:nbn:de:bsz:25-freidok-163414 (8.4 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: 04264dadf585d14a6208b5a8fc4dda10
Erstellt am: 6.9.2019


Freiburg, 2018, 184 S.
Freiburg, Univ., Diss., 2018
Deutsch
Dissertation, Elektronische Publikation
Fraunhofer ISE ()

Abstract
Deutschlands Energiewende erweist sich als Herausforderung. Um die bis 2050 gesetzten Energie und CO2-Emmisions Reduktionsziele zu erreichen, muss das Land mit Eifer und Voraussicht handeln. Zur Realisierung der Vorhaben spielen die Bau- und Energiesektoren eine entscheidende Rolle – insbesondere auf Bezirksebene. In Deutschlands ressourceneffizienter und CO2 armer Zukunft sind dezentrale Systeme von großer Bedeutung. Auf Bezirksebene, ist die Sanierung von Gebäuden in der Lage die CO2-Emissionen und den Heizwärmebedarf substantiell zu reduzieren. Allerdings sind solche Investitionen oftmals Teil eines größeren komplexen Pakets von Bedingungen, welches Energietechnologien, Politik, Preisgestaltung und Infrastruktursysteme einschließt. Dies wirft die Frage auf, inwieweit Gebäudesanierungen zum Ziel der Energiewende auf Bezirksebene beitragen können und welchen Effekt diese Renovierungen auf das Energiesystem haben werden? Hinzu kommt, wie dieser Zustand CO2-Preise oder Ziele, einen Strompreisanstieg oder erneuerbare Energien beeinflusst oder davon beeinflusst sein wird? Ferner, was ist der Zusammenhang zwischen Gebäudesanierung und dem Energieerzeugungsmix auf Bezirksebene? Im Rahmen dieser Arbeit wurde das DISTRICT-HP-Optimierungsmodell entwickelt, um genau diese Fragen zu beantworten. Das Ziel des Modells ist die Optimierung eines Systems hinsichtlich der Minimierung der Gesamtkosten, basierend auf festgelegten Randbedingungen. Das Optimierungsmodell berücksichtigt die Sektoren Wärme und Strom, sowie die Industrie auf Bezirksebene. Für eine detaillierte Bewertung der Sanierungseffekte, sind eine hohe geografische Auflösung (Gebäudeebene) und eine endogene Sanierungsentscheidung Kernelemente des Modells. Energieeffizienz- und Gebäudesanierungsmaßnahmen ermöglichen eine Reduzierung der Nachfrage. Darüber hinaus führt die Gebäudesanierung zu einer Verringerung der erforderlichen Vorlauftemperaturen in Gebäuden. Das DISTRTCIT-HP Modell hilft, die geeigneten Deckungsoptionen für die individuellen Gebäudeanforderungen mittels einer Vielzahl von Wärmeerzeugungstechnologien, Kraft-Wärme-Kopplungs-Technologien, Speichersystemen sowie Stromerzeugungstechnologien zu identifizieren. Das Modell bewertet dabei das komplexe Zusammenspiel von Gebäudesanierungs- und Sektorkopplungstechnologien. Das Modell wird auf dem bestehenden Fallstudiengebiet des Stadtteils Weingarten in Freiburg, Deutschland, getestet. Hierbei wird eine Reihe von Szenarien zur Gebäudesanierung und CO2-Emissionsreduzierung untersucht, um die Auswirkungen der Gebäudesanierung und ihre Rolle in der Energiewende zu bewerten. Die Ergebnisse der untersuchten Systeme und Varianten zeigen, dass ohne eine aktive Veränderung der Energiesystembedingungen eine Gebäudesanierung und damit eine Transformation des Energiesystems wahrscheinlich nicht stattfinden werden, sofern diese nicht an einen CO2-Preis oder eine Begrenzung der Emissionen gekoppelt ist. Darüber hinaus haben die Ergebnisse gezeigt, dass Öl- und Gaskessel mit einer geringfügigen Änderung der derzeitigen Rahmenbedingungen im Laufe der Zeit abnehmen, währenddessen die erneuerbare Wärmeerzeugung aus Sonnenkollektoren in der Anwendung zunimmt. Systeme mit höheren Sanierungsraten sind hierbei vorteilhaft, um die Ziele der Energiewende zu erreichen. Die Reduktion des Energiebedarfs sowie der erforderlichen Vorlauftemperaturen ermöglicht einen flexibleren und effizienteren Technologieneinsatz. Hierbei stellt eine Kombination aus Wärmepumpen (hybrid und konventionell), Elektroheizungen und Wärmespeichersystemen die geeignete Technologie für einen optimierten Einsatz und Betrieb bei hohen Gebäudestandards dar. Ein Trend zu mehr Sektorkopplung wird durch eine Parameteranalyse unterstrichen, bei welcher der Einsatz von Elektroheizungen und Wärmepumpen durch den Anstieg der Energiepreise beschleunigt wird.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-555841.html