Forschungsprojekt EnOptI
Auf der Suche nach der Energielösung von morgen
Energielösung von morgenWie lässt sich der Primärenergieeinsatz reduzieren, die Energieeffizienz und die Nachhaltigkeit von Gebäuden verbessern sowie die Flexibilität im Energienetz steigern?
Mit diesen Fragen beschäftigt sich das Forschungsprojekts EnOptI (Energieoptimierung in Gebäuden durch intelligente Virtualisierung), das unter der Projektleitung des interdisziplinären und gemeinnützigen August-Wilhelm-Scheer-Instituts gemeinsam mit zahlreichen Partnern aus unterschiedlichen Branchen umgesetzt wird. In einem dreijährigen Forschungsprojekt sollen im Rahmen von sechs Arbeitspaketen innovative Technologien und Methoden entwickelt werden, um den Energieeinsatz von Unternehmen zu analysieren und Optimierungspotenziale zu identifizieren. Immer mit dem Ziel vor Augen, praxisnahe Lösungen zu entwickeln, mit denen sich der Energieverbrauch effizienter gestalten, Kosten sparen und die Umweltbelastung reduzieren lässt.
Klimatechnik als einer der drei großen Hebel
Da Klimatechnik, Wäschereitechnik und Küche 20 % des Energieverbrauchs ausmachen, stehen sie im Fokus des Forschungsprojekts. Das Ziel: Einsparpotenziale erkennen, den Energieverbrauch flexibel an die jeweilige Verfügbarkeit anpassen, das Gebäude als aktiven Bestandteil des zukünftigen Energienetzes etablieren und so Netzengpässe vermeiden. Um das zu erreichen, nutzt das Projekt KI-basierte Prognosen sowie die Digitalisierung der Gebäudeenergienetze.
- Reduzierung des Primärenergiebedarfs
- Flexibilisierung des Energieverbrauchs
- Optimale Nutzung der teilweise netzseitig begrenzten Energie, sodass ein Netzausbau vermieden werden kann
- Entwicklung von vielen neuen und nachhaltigen Geschäftsmodellen für Gebäudebetreiber, Gerätehersteller, Systemdienstleister und viele Weitere
- Übergeordnetes Ziel: Erreichung der Klimaneutralität bis 2045 in Deutschland
Das Hotel-Kompetenz-Zentrum als optimaler Testort
Hotel-Kompetenz-ZentrumInnovative Testumgebung für digitale Energienetze
Im Hotel-Kompetenz-Zentrum in Oberschleißheim, das mit allen typischen Hotelbereichen einen realistischen Hotelbetrieb abbildet, wird die Digitalisierung der physischen Energienetze und die daraus entstehenden Potenziale untersucht. Dank voll funktionsfähiger Stromabnehmer wie Großküche, Wäschereitechnik, E-Ladesäulen sowie einer Klimaanlage als Luft/Luft Wärmepumpe bietet das „Hotel ohne Gäste“ eine ideale Integrationsplattform. Ergänzt wird dies durch PV-Anlagen und ein Blockheizkraftwerk sowie durch Speichermöglichkeiten in einem Batteriespeicher. Nach Projektabschluss lassen sich die hier erzielten Ergebnisse auf andere Gebäudetypen übertragen.
Hotel-Kompetenz-Zentrum Oberschleißheim
Fakten & Beteiligte
Fakten & BeteiligteDas Forschungsprojekt EnOptI
Projektstart: 01.10.2024
Thema: Flexible und nachhaltige Energieoptimierung in Gebäuden durch intelligente Virtualisierung
Laufzeit: 3 Jahre
Verbundpartner:
- August-Wilhelm-Scheer Institut, Saarbrücken
- Hotel-Kompetenz-Zentrum, Oberschleißheim
- Limón GmbH, Kassel
- Miele & Co. KG, Gütersloh
- MKN GmbH & Co. KG, Wolfenbüttel
- Mitsubishi Electric Living Environment Systems, Ratingen
Mitsubishi Electric – als Experte im Bereich der Klimatechnik dabei
Mitsubishi Electric - LösungenEinsparpotenziale durch innovative Lösungen
Als einer der assoziierten Projektpartner steuern wir unser Wissen und unsere Lösungen auf dem Gebiet der Klimatechnik bei. Unser Ziel ist es, Energieangebot und -nachfrage so zu flexibilisieren und zu harmonisieren, dass Einsparpotenziale beim Heizen und Kühlen identifiziert und entsprechend umgesetzt werden können. Gemeinsam mit dem August-Wilhelm-Scheer-Institut, Limón und dem Hotel-Kompetenz-Zentrum analysieren wir als Hauptverantwortlicher des zweiten Arbeitspakets die Einsparpotenziale durch eine prädikative, ganzheitliche Steuerung. Das heißt: Wir möchten eine Verschiebung von Wärme- und Kältebedarfen in Räumen erzeugen und den Energieverbrauch der Klimatisierung in Zeiten verlagern, die einen verbesserten Wirkungsgrad aufweisen.
Bis zu 30 % der Lasten flexibilisierbar – durch intelligente Lastverschiebung
Die Primärenergie zur Klimatisierung lässt sich zum Beispiel einsparen, wenn Räume vorgewärmt werden und damit selbst als Wärmespeicher agieren können. Außerdem sollen Einsparpotenziale erreicht werden, indem Wärme auf intelligente Weise verschoben wird. Überschüssige Wärme in Räume kann demnach genutzt und in konsistente Energieströme innerhalb des Gebäudes überführt werden. Nach ersten Abschätzungen sind in der Klimatisierung des Gebäudes ca. 30 % der Lasten flexibilisierbar. Damit diese Flexibilisierung gelingen kann, ist es notwendig, dass auf Basis der vorliegenden Gerätedaten die Energieverbräuche inklusive der möglichen Flexibilitäten prognostiziert werden.
Bedarfsgerechte Energieverteilung – Dank Smart Nets und Energiemanagementsystem
Die intelligenten Geräte wiederum werden zu virtuellen Energiekreisen, den sogenannten Smart Nets, zusammengefasst. Diese erlauben auch bei möglichen Diskrepanzen zwischen der zur Verfügung stehenden Energie und dem prognostizierten Energiebedarf der einzelnen Verbraucher eine bedarfsgerechte Energieverteilung. Dank eines übergeordneten Energiemanagementsystems lassen sich die Smart Nets und die ihnen zugeordneten Geräte hinsichtlich ihrer Energieversorgung flexibel priorisieren. Vor allem angesichts sicherheitsrelevanter Aspekte wie der permanenten Energieversorgung der Brandmeldeanlage aber auch in Anbetracht variierender Komfortansprüche der Gebäudenutzer ist dies besonders interessant. Wird einem Smart Net und damit den darin enthaltenen Geräten weniger Energie zugeordnet als geplant, werden die zuvor prognostizierten Geräteflexibilitäten aktiviert. Auf diese Weise ist eine Verschiebung der Lasten im Sinne eines ganzheitlich harmonisierten Gebäudeenergienetzes möglich.
Zum Hintergrund
HintergrundWarum braucht es neue Lösungen?
Deutschland soll bis 2045 klimaneutral sein. Ein Ziel, dessen Umsetzung die Energieerzeugung und den -verbrauch nachhaltig verändern wird. Statt konventioneller Energieerzeugungsquellen sollen erneuerbare Alternativen zum Zug kommen, wodurch sich jedoch die Energieproduktion zunehmend volatil gestaltet. Was die Sache zusätzlich erschwert, sind Großverbraucher und eine allgemeine Elektrifizierung, die die Netzbelastung erhöhen.
Eine Entwicklung, die sich weiter verschärfen wird und bereits heute teilweise bei Unternehmen zu spüren ist. So wird voraussichtlich der bestehende Netzanschluss oft nicht für die unternehmenseigenen Leistungsansprüche ausreichen. Die Folgen sind durch den Netzbetreiber erzwungene Kappungen oder eine nicht optimierte Energienutzung, was wirtschaftliche Einbußen und vermeidbaren Personalaufwand durch manuelle Eingriffe mit sich bringt.
Bisherige Lösungsansätze sahen einen kostenintensiven Ausbau des Netzanschlusspunktes der betroffenen Gebäude oder das Outsourcing energieintensiver Aufgaben wie Wäscherei oder Großküche vor. Da beide Lösungen – die eine teuer, die andere unpragmatisch und unflexibel – nicht zufriedenstellend sind, wurde das Projekt EnOptI ins Leben gerufen, das einen anderen Ansatz verfolgt: Durch einen reduzierten Primärenergieeinsatz, konsistente Gebäudeenergieströme und die Befähigung des Gebäudes als flexibler Akteur im Energienetz der Zukunft sollen Lastspitzen vermieden und die Nachhaltigkeit des Gebäudes in mehreren Dimensionen gestärkt werden.