IKT-Integration für Gebäude und Stromnetz Wien-Aspern

Die Sondierung Aspern untersuchte, in welcher Form Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz in einer verschränkten Betrachtung der Infrastrukturebenen Gebäude und elektrische Energienetze sowie die Integration von erneuerbaren Energiequellen und Speichertechnologien umgesetzt werden können. Zentrales Ziel der Sondierung war die Erstellung des technischen Gesamtkonzepts für ein ausgewähltes Testbed in der Seestadt Aspern, das in weiterer Folge im Leitprojekt umgesetzt wird.
Durch die Definition von Anwendungsfällen wurden die Anforderungen für das technische Gesamtkonzept abgeleitet, welches die Grundstruktur der IKT-Architektur (Hard- und Software) sowie der technischen Infrastruktur (Wärmepumpen, Photovoltaikanlagen etc.) beinhaltet.

Ausgangssituation

Städte werden zukünftig nicht nur mit erneuerbaren Energiequellen versorgt, die innerhalb der Stadtgrenzen erzeugt werden. Die steigende Integration von erneuerbaren Energiequellen in Strommärkte und -netze wird in Zukunft zu einer volatilen Energiepreisentwicklung sowie zusätzlichen Infrastrukturinvestitionen in Stromnetzen führen. Daher wird ein markt- und netzbezogenes Engpassmanagement immer wichtiger. Folglich wird sich die Notwendigkeit einer flexiblen Energieerzeugung und -nachfrage dramatisch erhöhen, um einen stabilen System- und Marktbetrieb zu erreichen. Städte, die wesentliche Energieverbraucher sind, müssen somit ihre Verbräuche flexibel gestalten, um zusätzliche Kapazitätsvorhaltungen in der Stromerzeugung zu vermeiden.

Inhalte und Zielsetzungen

Um die komplexen Zusammenhänge der Testbeds zu strukturieren, wurden die Ziele und angestrebten Ergebnisse in drei Ebenen gegliedert. Die Basisebene bildete die Umsetzung der Testbed-Infrastruktur. Darauf aufbauend wurde die Interaktion und Vernetzung von Gebäuden und Stromnetz mittels eines neuartigen IKT-Systems evaluiert. „SC Demo Aspern“ zielte auf eine erfolgreiche Umsetzung und einen reibungslosen Betrieb der geplanten Infrastruktur ab. Als Endergebnis wurde eine effiziente Kommunikation zwischen den eingesetzten technischen Komponenten erarbeitet. Die Nutzer/innen und ihre Schnittstellen zu den Systemen waren Bestandteil der dritten Ebene, wobei innovative Ansätze zur Nutzer/-innen-Einbeziehung entwickelt und angewendet wurden.Vorgehensweise:
Die methodische Vorgehensweise sah die Implementierung einer flexiblen Gebäudeautomatisierung unter Berücksichtigung einer volatilen erneuerbaren Energieversorgung, den Betrieb eines autonomen Regelalgorithmus im Niederspannungsnetz und ein Data-Warehouse-Design vor, um eine flexible Kommunikation sowie Data Analytics zu ermöglichen. Die Vernetzung von Gebäuden und Stromnetz und das Einbeziehen von Energiespeichern wurden dahingehend konzipiert, um auf lange Sicht energie- und preisbezogene Optimierungsziele erfüllen und die Kosten für Infrastrukturinvestitionen reduzieren zu können. Zudem wurden verschiedene Kommunikationsmöglichkeiten von zeitvariablen Tarifen in einer Feldstudie mit einer Vielzahl an Teilnehmer/-innen miteinander verglichen, um realitätsnahes und langfristiges Feedback zu sammeln.

Ziele und Ergebnisse

In den einzelnen Forschungsschwerpunkten wurden im Projektverlauf viele Ergebnisse und Erfahrungen gesammelt. Viele davon werden in zukünftige Produkte oder verbesserte Betriebsprozesse der beteiligten Partner einfließen. Es tauchten jedoch auch neue Fragestellungen im Projekt auf, die wie folgt kurz zusammengefasst werden:

• Aufbau der Infrastruktur: Untersuchung in den Wohngebäuden, ob die Fußbodenheizungen und Lüftungssysteme auch zur Kühlung verwendet werden können (inkl. Akzeptanz). Bewertung der Auswirkungen der Grundwassernutzung auf Wärmepumpen anderer Gebäude.
• Smart Building:Verbesserung der Gebäudeoptimierungssysteme hinsichtlich Integration (inkl. Kopplung mit Simulation), Skalierbarkeit, Systemeinbindung (CloudKonzepte) sowie die Analyse der Auswirkungen auf den Gebäudelebenszyklus. Auswirkungen geänderter rechtlicher Rahmen-bedingungen und Analyse der Auswirkungen auf Energiemärkte (bei hohen Flexibilisierungsgraden).
• Smart Grid: Entwicklung von „Digital Companions“, verbesserte „Plug & Automate“ Funktionalitäten sowie Schulungskonzepte für Betriebspersonal. Aufbau einer weitreichenden Datenbasis aus Netzmonitoring (mehrere Jahre) zur Adaption der zukünftigen Netzplanung. Adaption der Smart Grid Betriebsprozesse unter Einbindung der Flexibilitäten externer Akteure (Ampelmodell und Flexibilitätsoperator) sowie Systemtests zu real erreichbaren Wirtschaftlichkeitsverbesserungen (inkl. Anwendung unterstützender Simulation).
• Smart ICT: Verbesserung des Potentials der Datenanalytik sowie der synergetischen Infrastrukturnutzung (inkl. Kosten-/Nutzenanalysen).
• Smart User: Verbesserung der Nutzeraktivierung (auch für technisch wenig Interessierte), der Interfaces und Usability sowie der Incentivierung (z.B. Einbindung von Hausverwaltungen).
• SCWR Rahmenstrategie: Bei einer Weiterführung des Forschungsprojektes z.B. im Nordteil der Seestadt sollte ein klarer Bezug zu den Zielen der Smart City Wien Rahmenstrategie (SCWR) hergestellt werden. Dahingehend wird die Umsetzung eines detaillierten SCWR-QuartierMonitoring (mit entsprechenden Erfolgsindikatoren) empfohlen.

zuletzt aktualisiert am 27.03.2019

Summary

The flagship project “SC Demo Aspern” derived a large-scale implementation of a smart city district applying an integrative, system optimizing approach in the domains buildings, energy grids and ICT-based integration of these domains at three different construction sites with mixed use (student’s dormitory - 300 rooms, residential building blocks - 216 flats, school building with an elementary school and a kindergarten). Additionally, new concepts for user involvement were developed and innovative concepts for an active user participation in energy management within smart cities explored.

Zuletzt aktualisiert am 03/27/2019