SPIN.OFF - SPeicherINtegration in das Büro(OFFice)gebäude Tech2Base

Ausgangssituation/Motivation

Batteriespeicher wurden bisher im Privatbereich primär zur Erhöhung des PV-Eigenverbrauchsanteils eingesetzt. Aus technischer Sicht können Batteriespeichersysteme jedoch weitaus mehr und sind in der Lage, unterschiedliche Aufgaben in einem zukünftigen Energieversorgungssystem zu übernehmen und damit einen netz- und/oder systemdienlichen Beitrag zu leisten. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von Batteriespeichern in gewerblich genutzten Gebäuden, um Lastspitzen zu reduzieren.

Inhalte und Zielsetzungen

Im Rahmen des Forschungsprojekts „SPIN.OFF" wurden folgende Ziele verfolgt:

• Integration eines Batteriespeichers in ein Bürogebäude unter Berücksichtigung planungs- und sicherheitstechnischer Aspekte
• Entwicklung eines selbstlernenden Energiemanagementsystems zur Reduktion von Last- und Erzeugungsspitzen in einem Bürogebäude auf Basis eines selbstlernenden künstlichen neuronalen Netzwerks (KNN)
• Energietechnische und wirtschaftliche Bewertung von netzdienlichen Batteriespeichersystemen
• Erhebung der Akzeptanz von Batteriespeichersystemen in gewerblich genutzten Mehrparteienhäusern / Bürogebäuden
• Bewertung der Nachhaltigkeit von netzdienlichen Batteriespeichersystemen

Methodische Vorgehensweise

Um diese Ziele zu erreichen, wurde in die FutureBase - ein Bürogebäude im 21ten Wiener Gemeindebezirk - ein Salzwasser Batteriespeicher (Aqueouse Ion Exchange Technologie) integriert. Um Erfahrungen mit der neuen Batteriespeichertechnologie zu sammeln, wurde dieser vorab im Hybrid Energy Lab der FH Technikum Wien vermessen. Parallel dazu wurde ein selbstlernendes Energiemanagementsystem zur Reduktion von Last- und Erzeugungsspitzen in einem Bürogebäude auf Basis eines selbstlernenden künstlichen neuronalen Netzwerks (KNN) entwickelt und im einjährigen Realbetrieb getestet. Um Aussagen über die Wirtschaftlichkeit bzw. die energietechnischen Auswirkungen der untersuchten Einsatzstrategien (z. B. Eigenverbrauchs-optimierung, Lastspitzenreduktion) treffen zu können, wurden diese sowohl anhand des Realbetriebes als auch mittels Simulation unterschiedlicher Szenarien bewertet. Im Zuge der abschließenden Monitoringphase erfolgte eine ergänzende Bewertung der Umweltwirkungen sowie eine Analyse der Akzeptanz seitens der GebäudenutzerInnen mittels Befragung und Workshops.

Ergebnisse, Schlussfolgerungen, Ausblick

• Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass Lastspitzen in gewerblich genutzten Gebäuden mittels Batteriespeichersysteme reduziert werden können. Ein funktionierendes Prognosesystem mit laufender Fehlerkorrektur ist dafür jedoch unabdingbar, vor allem bei auftretenden Hochlastphasen. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass beide verwendeten Prognosemodelle nur bedingt zur Prognose von Lastspitzen geeignet sind. Das künstliche neuronale Netz kann zwar den Lastverlauf besser abbilden, Prognosefehler führen jedoch auch hier zu dazu, dass einzelne Lastspitzen nicht erkannt werden. Eine kontinuierliche Überwachung des Realverbrauches, in Kombination mit einer laufenden Fehlerkorrektur, als Ergänzung zur Prognose kann hier Abhilfe schaffen.
• Aus wirtschaftlicher Sicht ist der Einsatz eines Batteriespeichers nur bedingt zielführend. Während die Erhöhung der installierten PV-Leistung zu einer Reduktion der Gesamtkosten führt, hat der Einsatz eines Batteriespeicher zur PV-Eigenverbrauchsoptimierung den gegenteiligen Effekt (+2,77 % bis +5,77 %). Wird ein Speicher jedoch auch zur Reduktion von Lastspitzen eingesetzt, kann dadurch die Wirtschaftlichkeit verbessert werden. Die Gesamtkosten liegen zwar weiterhin über jenen ohne Speicher, jedoch nur mehr um 0,48 % bis 1,34 %. Bereits eine geringe Reduktion der Investitionskosten eines Batteriespeichers würde hier reichen, um den Einsatz von Batteriespeichern zur Reduktion von Lastspitzen wirtschaftlich zu machen.
• Die durchgeführte Lebenszyklusanalyse zeigt, dass Batteriespeichersysteme unter geeigneten Rahmenbedingungen die Klimabilanz eines Gebäudes zumindest geringfügig verbessern können. Ausschlaggebend dafür, abhängig vom Ziel des Einsatzes (Lastspitzen, Eigenverbrauch, Umweltschutz) sind die Wahl der Technologie, der Speicherstrategie (z. B. Berücksichtigung des CO2 Signals des Strommixes) oder die Nutzung der erhöhten Aufnahmekapazität des jeweiligen Netzabschnittes. Unter Berücksichtigung und Abwägung weiterer Faktoren wie Toxizität und Verfügbarkeit von Rohstoffen können auch Technologien mit hohem Klimapotenzial umweltgerecht eingesetzt werden.
• Im Rahmen der Befragung von GebäudenutzerInnen konnte die Akzeptanz von Batteriespeichern im Kontext des Arbeitsplatzes ermessen werden. Hierbei zeigte sich, dass die Risikowahrnehmung gegenüber Batteriespeichern relativ gering ist und BefragungsteilnehmerInnen einer Anwendung am Arbeitsplatz grundsätzlich positiv gegenüberstehen.

Projektleitung

Kurt Leonhartsberger, MSc., Technikum Wien GmbH

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

• TU Wien

• ATB Becker e.U.

• Blue.Sky Energy GmbH

• FH Technikum Wien

Technikum Wien GmbH
Höchstädtplatz 6
A-1200 Wien
Tel.: +43 (664) 619 25 86
E-Mail: kurt.leonhartsberger@technikum-wien.at
Web: www.technikum-wien.at