Energy Efficiency and Risk Management in Public Buildings (EnRiMa)

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Ausgangssituation/Motivation

Für die Abdeckung des Energiebedarfs von Gebäuden ist im europäischen Durchschnitt ein Drittel der verwendeten Energie notwendig. Der Energiebedarf im Wohngebäude- und Dienstleistungssektor wird zukünftig weiter steigen. Es ist mit einem Anstieg von derzeit 32,5 PWh/a auf 39,3 PWh/a (2030) zu rechnen.

Die Europäische Kommission versucht mit der Verabschiedung und der Umsetzung der Richtlinie 2010/31/EU über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden einen Gegentrend einzuleiten. Die Reduktion des konventionellen Energiebedarfs soll durch die Reduktion des Energiever­brauchs selbst und durch eine steigende Verwendung von Erneuerbaren Energien erfolgen.

Inhalte und Zielsetzungen

Das übergeordnete Ziel von EnRiMa war es ein Entscheidungsfindungs­system (Decision-Support-System, DSS), für Betreiber von Gebäuden im öffentlichen Bereich, zu entwickeln. Durch die Anwendung eines "multi-objective" Optimierungsansatzes ermöglicht das EnRiMa DSS die Verbesserung der Energieeffizienz auf kostengünstigste Art und Weise, unter Berücksichtigung von Komfort und finanziellem Risiko.

EnRiMa berücksichtigt oftmals in Widerspruch stehende Ziele, wie Kostenminimierung, die Deckung des Energiebedarfs, die Effizienzsteiger­ung, Emissionsminderung, oder Reduzierung des finanziellen Risikos. Das DSS ermöglicht auch eine langfristige Planung zur Steigerung der Energieeffizienz im Gebäudebereich, insbesondere eine Analyse zu Nach­rüstungen und/oder Erweiterungen der vor Ort befindlichen Energie­systeme.

Folgende Technologien finden in EnRiMa Berücksichtigung:

• passive Gebäudetechnologien wie energieeffiziente Fenster und Gebäudehüllen
• PV
• solar-thermische Anlagen
• elektrische und thermische Speicher
• Brennstoffzellen und andere dezentrale Kraft-Wärme-Kopplungen

Es besteht die Möglichkeit, das System um neue Technologien zu erweitern. Ebenso ist es mithilfe des EnRiMa DSS möglich, aufgrund von Wettervorhersagen, präventiv in den Gebäudebetrieb einzugreifen, und dadurch Energie einzusparen.

Methodische Vorgehensweise

Nach eingehender Bestandsaufnahme und Modellierung der Energieflüsse, wurde das DSS entwickelt und getestet. Die Laboranlage KUBIK in Bizkaia, Spanien, diente dazu, den Betrieb und die Funktionsfähigkeit des DSS zu testen, während in einem Gemeindezentrum in Siero, Nordspanien und auf dem Campus Pinkafeld in Österreich das EnRiMa-DSS im Echtbe­trieb getestet wurde. ENERGYbase in Österreich diente aufgrund der hochwertigen Messinfrastruktur als Kalibrierungsgebäude. Energieflüsse von ENERGYbase finden sich auf www.cet.or.at/enrima/sankey_de.php.

Es wurden sowohl ein Operatives DSS als auch ein Strategisches DSS im Projekt EnRiMa entwickelt. Im Operativen DSS wird die operative Betriebsoptimierung des nächsten Tages betrachtet. Bei dieser Optimierung stellt der zu gewährleistende Benutzerkomfort das zentrale Qualitätskriterium dar, welches einzuhalten ist.

Es besteht die Möglichkeit, das Operative DSS an existierende Gebäudeleit-/Energiemanagementsysteme, wie DESIGOTM von Siemens, anzubinden, um aktuelle Gebäudedaten zu sammeln, auszuwerten und über das Internet an die EnRiMa Optimierungsplattform weiter zuleiten.

Im nächsten Schritt werden die Daten mit Wetterprognosen aus dem Internet kombiniert, die Optimierung am EnRiMa Web-Server durchge­führt und die Ergebnisse an den Gebäudebetreiber übermittelt und an das Leitsystem weitergeleitet. Dieser Ansatz erlaubt es, die Optimierung ohne großen Installationsaufwand für eine Vielzahl von existierenden Gebäuden durchzuführen.

Das Strategische DSS hingegen bewertet mithilfe eines stochastischen Optimierungsmodells mögliche Investitionsentscheidungen für ein Gebäude hinsichtlich Kosteneinsparung, CO2-Einsparung und Energie­einsparung. Auch Unsicherheiten in der Energiepreisentwicklung können im Strategischen EnRiMa berücksichtigt werden.

Ergebnisse

Die durch das Operative DSS erzielbaren Energieeinsparungen wurden durch unabhängige Auditoren bewertet. Die Ergebnisse der Analyse der Einsparungen am Campus Pinkafeld, welche durch die Implementierung des EnRiMa DSS erzielt wurden, ergab eine durchschnittliche Energie­einsparung von etwa 8 % ohne zusätzliche Technologieinstallation, im Vergleich mit Betriebstagen, an denen das DSS keinen Einfluss auf den Gebäudebetrieb hatte. An einigen Tagen waren Einsparungen bis zu 16% am Campus Pinkafeld möglich.

Audits des Strategischen DSS, welches im Gemeindezentrum in Siero, Spanien, von spanischen Projektpartnern durchgeführt wurde, ergaben CO2- Einsparungspotentiale von bis zu 17%.

Weitere Downloads

Projektleitung

University College London (UCL), United Kingdom

Projekt- bzw. Kooperationspartner

• Stockholms Universitet (SU), Schweden
• International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA),Österreich
• Universidad Rey Juan Carlos (URJC), Spanien
• Zentrum für Energie und innovative Technologien (CET), Österreich
• Minerva Consulting & Communication (MCC), Belgien
• Stiftelson SINTEF, Norwegen
• Fundacion Labein Tecnalia-Lab (TECNALIA), Spanien
• Hidrocantabrico Energia S.A. (HCE),Spanien 

Zentrum für Energie und innovative Technologien
Dr. Michael Stadler
Doberggasse 9
3680 Hofamt Priel
Österreich
E-Mail: MStadler@cet.or.at
Web: www.cet.or.at

University College London
Department of Statistical Science
Dr. Afzal Siddiqui
Gower Street
London WC1E 6BT
United Kingdom
E-Mail: afzal.siddiqui@ucl.ac.uk
Web: www.enrima-project.eu