Kategorie Klima- & Umweltschutz - 25. September 2020

Flexibel in die Energiezukunft

Das schwankende Angebot an erneuerbarer Energie sorgt dafür, dass in Zukunft ein Übergang von der am Bedarf ausgerichteten Energieproduktion in einen an die Produktion angepassten Verbrauch notwendig ist. Ziel ist es, das Angebot an erneuerbarer Energie aus Wind und Sonne gezielt zu nutzen, die Netze zu entlasten und die Speichernotwendigkeiten zu verringern. Mit Hilfe von angepasster Energieflexibilität von Gebäuden soll dieser Schritt möglich sein.

Energieflexibilität bedeutet, dass der Energiebedarf und die Energieerzeugung eines Gebäudes durch intelligente Steuerung an verschiedene Faktoren angepasst werden können. Diese Faktoren können Klimabedingungen, Bedürfnisse der Nutzerinnen und Nutzer aber auch Anforderungen an das Netz sein. Smarte Technologien ermöglichen es, die Laststeuerung individuell anzupassen. Dabei wird auf die Bedürfnisse der Nachfrageseite, die Eigenbedarfsabdeckung und die Anforderungen der Umgebung geachtet. Wichtig ist, dass die Energiemenge eines Gebäudes durch externe Einflüsse verschoben werden kann, ohne die Komfortbedingungen der Bewohnerinnen und Bewohner zu beeinflussen. Somit ist die Energieflexibilität kein statisch festgelegter Wert, sondern kann in Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen wie z.B. Klima oder Gebäudestandards variieren.

Unterschiedliche Faktoren beeinflussen die Energieflexibilität eines Gebäudes. Die Wärmespeicherkapazitäten in den Bauteilen, Anzahl und Größe der Warmwasserspeicher und Batterien sowie die Ausstattung mit elektronischen Geräten und Verbrauchern sollten optimal genutzt werden. In Simulationen für unterschiedliche Gebäudetypen hat sich gezeigt, dass Bestandsgebäude zwar einen großen Einfluss auf kurzfristig verschiebbare hohe Spitzenlasten haben, aber die Entlastung von Strom- und Wärmenetzen nur funktioniert, wenn energetische Sanierungsmaßnahmen durchgeführt werden.

Ein neues Josef Ressel-Zentrum an der Fachhochschule Vorarlberg will thermische Energiesysteme wie Heiz- und Klimaanlagen oder Biomassekraftwerke zukunftsfit machen und die Digitalisierung für deren Optimierung nutzen. Während die vierte industrielle Revolution in Richtung digitaler und vernetzter Systeme in Fertigungsprozessen bereits voll im Gange ist, wird das Thema Digitalisierung bei thermischen Energiesystemen vielfach noch vernachlässigt.

Netze und Speichertechnologien

Elektrische und thermische Speicher sind Schlüsseltechnologien für ein Energiesystem, das zu 100 Prozent auf erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne basiert. Sie ermöglichen den Ausgleich von kurzzeitigen und saisonalen Schwankungen, stellen Flexibilität für die Netze bereit und können damit wesentlich zur Systemstabilität, Sicherheit und Versorgungsqualität beitragen. Speichertechnologien und deren Anwendungsfelder müssen weiter erforscht, entwickelt und demonstriert werden, um zukünftig zentrale Funktionen in einem integrierten Energiesystem übernehmen zu können.

Fernwärmesysteme wiederum eignen sich gut zur Einbindung von erneuerbarer Energie und zur Nutzung von Abwärme. Sie ermöglichen die Kopplung mit anderen Energiesektoren und können zu einem wichtigen Baustein in einem CO₂-freien Energiesystem werden. Um diese Potenziale nutzen zu können, müssen die bestehenden Systeme weiterentwickelt werden. Flexible Speicherkapazitäten und intelligente Regelstrategien spielen dabei eine wichtige Rolle. Mit ihrer Hilfe können Schwankungen zwischen Erzeugung und Verbrauch, die bei einem wechselhaften Energieangebot aus erneuerbaren Quellen entstehen, ausgeglichen werden.

Wärmepumpen

Wärmepumpen sind eine vielfältig einsetzbare, erneuerbare Energietechnologie, mit der die Wärme aus Luft, Wasser und Erdreich sowie industrielle Abwärme genutzt werden können. Zu den Anwendungsfeldern zählen die umweltschonende Beheizung und Kühlung von Gebäuden, die optimierte Wärme‐ und Kältebereitstellung über thermische Netze sowie der effiziente Energieeinsatz in Industrie‐ und Gewerbeunternehmen. Die Technologie hat das Potenzial, einen wesentlichen Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz, zur Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energie an der Energieversorgung und zur Senkung der Treibhausgasemissionen zu leisten.

Die neue EU-Gebäuderichtlinie (Änderung 2018) beinhaltet einen „Smart Readiness Indicator“ (SRI) zur Bewertung der „Intelligenzfähigkeit“ von Gebäuden. Gebäude der nächsten Generation sollen potenziell sehr wenig Energie verbrauchen, den verbleibenden Energiebedarf möglichst aus erneuerbaren, vor Ort verfügbaren Energiequellen decken und die Energie angepasst an die lokale Produktion verbrauchen. Die Steuerung und das Management dieser aufeinander abgestimmten Energieflüsse ist ein zentrales Element dieser neuen Gebäude.

Energiewende: Sonnenstrom-Produktion auf 1 Million Dächer in Österreich