IEA HPT Annex 42: Wärmepumpen in intelligenten Energienetzen nachhaltiger Städte

Der IEA HPT Annex 42 zielte darauf ab, die technischen sowie ökonomischen / regulatorischen Rahmenbedingungen von weitgehend vom Stromanbieter gesteuerten Wärmepumpen zum Lastausgleich in Österreich zu analysieren. Weiters wurden die Auswirkungen auf thermische Verbraucher und mögliche Potenziale untersucht, um darauf basierend ökonomische Anreizmodelle zur Lastverschiebung heraus zu arbeiten.

Kurzbeschreibung

Die im HPT Annex 42 durchgeführten Untersuchungen lassen sich generell in die zwei Bereiche „elektrische" und „thermische" Seite der Wärmepumpe (WP) einteilen. Es wurden Simulationsrechnungen mit Fokus auf dem elektrischen Netz und WP in Kombination mit thermischen Verbrauchern durchgeführt.

Zur Definition der unterschiedlichen Case Scenarios wurden die wesentlichen Parameter geeigneter WP-Systeme auf Basis einer Markt- und Literaturrecherche für in Österreich typische Systeme erarbeitet. Die Anwendungsvarianten wurden in einer dynamischen Simulationsumgebung eingebunden, um das Anfahrverhalten und die Speicherwirkung abbilden zu können.

Für die Untersuchung der Auswirkungen auf den thermischen Komfort wurden zunächst die Systeme bzw. Geräte (Gebäudespeichermasse, Verschaltung, WP, etc.) ausgewählt, die dem Einfluss eines prädiktiven Reglers unterliegen. Neben den einfachen (schnell rechnenden) Modellen wurden die zusätzlich benötigten externen Daten, wie z. B. Strompreistarifierung, Wetterdaten, Nutzerverhalten, etc. definiert. Ergänzend dazu war die Definition einer geeigneten Ziel- oder Kostenfunktion für ökonomisch und/oder energetisch optimale Betriebsverhältnisse notwendig. Die oben angeführten einfachen Modelle, mit den externen Daten und einer entsprechenden Kostenfunktion, ermöglichten die Entwicklung und den „Betrieb" eines prädiktiven Reglers. Mit Parametervariationen wurden unterschiedliche Szenarien untersucht. Die im Rahmen der simulationstechnischen Untersuchungen zu bewertenden Kriterien umfassten: die Zuverlässigkeit einer Regelstrategie, ihr mögliches energetisches Einsparungspotenzial, ihre Praxistauglichkeit und verborgene Nachteile.

Um die Rechenzeiten in einem vernünftigen Rahmen zu halten, wurden bei der Pooling-Anwendung die WP teilweise mittels einer - aus dem detaillierten Modell abgeleiteten - statistischen Verteilung abgebildet. Bei der Netzsimulation wurde ein spezieller Fokus auf die Analyse der Auswirkungen auf das Netz, die von unterschiedlichen monetären Anreizen für den WP-Betrieb ausgehen, gelegt, wie beispielsweise die Reaktion der KundInnen auf variable Stromtarife oder die Teilnahme am Tertiärregelenergiemarkt. Darüber hinaus wurde das Lastverschiebungspotenzial von WP in Niedrigpreiszeiten anhand der Simulationsergebnisse dargestellt. Als Baseline wurden WP-Strompreise und unterbrechbare Tarife aus dem Jahr 2015 analysiert. Die ökonomische Bewertung des Lastverlagerungspotenzials von WP wurde für verschiedene variable Tarife und für die Teilnahme eines aggregierten WP-Pools am Regelenergiemarkt (Abbildung 1) anhand hochaufgelöster Messdaten von WP, sowie historischer Daten des österreichischen Strom- und Regelenergiemarktes, untersucht und wirtschaftlich bewertet. Die derzeitigen regulatorischen Rahmenbedingungen für die Installation von WP wurden bei der Analyse mitberücksichtigt. Hierfür relevant sind vor allem die nationalen Netztarife, Marktzutrittsbedingungen, sowie Präqualifikationsbedingungen.

Projekt-Bilder

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Publikationen

IEA HPT Annex 42: Wärmepumpen in intelligenten Energienetzen nachhaltiger Städte

Der IEA HPT Annex 42 zielte darauf ab, die technischen sowie ökonomischen / regulatorischen Rahmenbedingungen von weitgehend vom Stromanbieter gesteuerten Wärmepumpen zum Lastausgleich in Österreich zu analysieren. Weiters wurden die Auswirkungen auf thermische Verbraucher und mögliche Potenziale untersucht, um darauf basierend ökonomische Anreizmodelle zur Lastverschiebung heraus zu arbeiten. Schriftenreihe 3/2019
A. Zottl, T. Fleckl
Herausgeber: BMVIT
Deutsch, 93 Seiten

Downloads zur Publikation

Wärmepumpen in intelligenten Energienetzen - IEA HPP Annex 42 (Andreas Zottl)

Das Video entstand im Rahmen der Veranstaltung "Highlights der Energieforschung 2016: Die Rolle der Wärmepumpe im zukünftigen Energiesystem" am 22. Juni 2016.

Videos

Kurzvortrag " Wärmepumpen in intelligenten Energienetzen nachhaltiger Städte, HPP Annex 42" (Thomas Fleckl) im Rahmen des IEA-Vernetzungstreffen 2015

zum NachhaltigWirtschaften YouTube ChannelWeitere Kurzvorträge des IEA-Vernetzungstreffen 2015 finden sie im NachhaltigWirtschaften YouTube Channel.

Teilnehmende Staaten

Dänemark, Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Niederlande, Österreich, Schweiz, Südkorea, USA

Kontaktadresse

Austrian Institute of Technology GmbH (AIT)
DI (FH) Andreas Zottl
Giefinggasse 2
1210 Wien
Tel.: +43 (0) 50550-6309
E-Mail: Andreas.Zottl@ait.ac.at

Technische Universität Graz (IWT)
Institut für Wärmetechnik
Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr. René Rieberer
Inffeldgasse 25/B/III
8010 Graz