Wissenschaftler aus verschiedenen Forschungsinstituten wollen zusammen mit Industriepartnern das Energiemanagement von Gebäuden verbessern. Sie suchen nach Lösungen für eine effiziente Gesamtbetriebsweise von Energieerzeugern und Verbrauchern innerhalb eines Gebäudes.
Wissenschaftler aus verschiedenen Forschungsinstituten haben zusammen mit Industriepartnern das Projekt „Intelligentes Heim-Energie-Management“ (iHEM) gestartet. Sie wollen Ansätze finden, wie das individuelle Verbrauchsverhalten und die dezentrale Bereitstellung und Speicherung von erneuerbaren Energien besser in Übereinstimmung gebracht werden kann. Die Projektpartnern aus Forschung und Industrie entwickeln dazu Konzepte für eine Hausenergieversorgung, die mit einem übergeordneten intelligenten Managementsystem ohne Komfortverlust einen wirtschaftlicheren und effizienteren Gesamtbetrieb erreichen soll.
Betriebsführung von Einzelgeräten ineffizient
So ist eine der Hauptursachen für ineffizient arbeitende Systeme die nicht harmonisierte Betriebsführung einzelner Geräte. „Zwar werden für die Energieversorgung in Wohngebäuden zahlreiche energieeffiziente Einzel- oder Komplettsysteme angeboten. Die Praxis zeigt jedoch, dass aus der Kombination unterschiedlicher Erzeugersysteme in der Regel nicht die effizienten Kennzahlen resultieren, die die optimierten Einzelsysteme erwarten ließen“, erklärt Marco Zobel, vom EWE-Forschungszentrum für Energietechnologie Next Energy in Oldenburg. Er leitet das Team von Next Energy, das am iHEM-Projekt beteiligt ist. „Deshalb wollen wir gangbare und bezahlbare Lösungen zur Realisierung einer effizienten Gesamtbetriebsweise entwickeln, ohne dabei Komfort und Behaglichkeit zu beeinträchtigen“, sagt er. Next Energy wird im iHEM-Projekt vor allem die relevanten Systeme hinsichtlich ihrer technische Eignung untersuchen und daraus Optimierungsmaßnahmen ableiten. Das Team um Marco Zobel wird mit Hilfe von Testplattformen sowohl die Erzeuger- als auch die Lastenseite realitätsnah abbilden. Die installierten Systeme werden dabei real betrieben. Next Energy hat selbst einen Zeitraffertest entwickelt, der dabei zum Einsatz kommt. Diese Tests ermöglichen die Bestimmung der Jahresnutzungsgrade und des Anlagenverhaltens.
Einzelsysteme optimieren
Die in Oldenburg gewonnen Informationen sind der Grundbaustein für den weiteren Verlauf des Projektes. Denn daraus optimieren die anderen Projektpartner die Einzelsysteme. „Die Übertragbarkeit der Ergebnisse in den Alltagseinsatz wird durch die Berücksichtigung aktueller und zukünftiger technischer und gesetzlicher Randbedingungen gewährleistet“, betonen die Oldenburger Forscher. „Dies wird auch durch die Projektbeteiligung von Firmen, Produktentwicklern und Fachexperten sichergestellt.“ Dazu gehören neben dem Hersteller von Brennstoffzellen Ceramic Fuels Cells aus Heinsberg auch der Leistungselektronikproduzent Steca Elektronik mit Sitz in Memmingen und der Hersteller von Warmwassersystemen Sailer aus Ehingen.
Modularer Ansatz
Das Projekt verfolgt dabei einen modularen Ansatz. Damit soll es grundsätzlich möglich werden, die Einzelsysteme wie Photovoltaik-, Solarthermie- und KWK-Anlagen, Heizgeräte sowie thermische oder elektrische Speicher speziell für die Anforderungen des Objekts und des Kunden auszuwählen. Um diese dann zu einem effizienten und vorausschauenden Gesamtsystem zu kombinieren, berücksichtigen die Forscher neben der technischen Optimierung der Einzelkomponenten auch die Wetter- und Bedarfsprognosen. Anhand der Daten zu Außentemperatur, Sonnenstunden und Nutzerverhalten soll ein lernfähiges übergeordnetes Managementsystem die Reihenfolge festlegen, in der die einzelnen Erzeugersystem oder die einzelnen Verbraucher zu oder abgeschaltet werden. Entsprechend sind Partner wie der Projektkoordinator Meteocontrol aus Augsburg oder der Bereich Energiemeteorologie der Universität Oldenburg in das Forschungsvorhaben eingebunden. Dazu bringen noch das Institut für Energie- und Antriebstechnik der Hochschule Ulm, die Abteilung Energie- und Halbleiterforschung der Universität Oldenburg und der Lehrstuhls für Elektrische Energiespeichertechnik der TU München ihre Kompetenzen in das Forschungsprojekt ein.