Methode zur Bewertung von Smart Home Flexibilitäten im Energieversorgungssystem

Politische Maßnahmen zur Erreichung der Klimaschutzziele wirken auf Quellen- und Senkenseite des Energieversorgungssystems. Neben der Förderung der Strom- und Wärmeerzeugung aus erneuerbaren Energien sollen auch Effizienzsteigerungen der Nachfrageseite zu einem klimafreundlicheren Energieversorgungssystem führen. In der Energieversorgung von Gebäuden werden Effizienzsteigerungen insbesondere durch bauliche Maßnahmen erreicht: Gebäudetechnologien sollen durch die Ausnutzung von Flexibilitäten im Betrieb eine höhere Integration erneuerbarer Energien erreichen. Die Flexibilität kann für Zielsetzungen verschiedener Akteure im Energiesystem genutzt werden. Bezüglich der akteur- und technologieübergreifenden Bewertung des Einsatzes der Flexibilitäten von sog. Smart Home-Technologien besteht zusätzlicher Forschungsbedarf. Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Einsatz eines Portfolios von Technologien zur Wärme- und Stromversorgung von Gebäuden hinsichtlich des akteurspezifischen Nutzens, energetischer Kenngrößen und dem Einfluss auf das elektrische Verteilungsnetz zu bewerten. Ausgehend von einer Analyse typischer Versorgungstechnologien für Gebäude werden die Anforderungen an die Abbildung und Parametrierung der Technologien abgeleitet und technologiespezifische Modelle vorgestellt. Zielsetzungen der verschiedenen Akteure für den Einsatz der Gebäudetechnologien werden mittels der Parametrierung verschiedener entwickelter Simulations- und Optimierungsverfahren zur Einsatzplanung von Flexibilitäten in Smart Homes dargestellt. Die Ergebnisse der verschiedenen Methoden zur Einsatzermittlung werden anschließend hinsichtlich der benannten Bewertungskriterien ausgewertet und verglichen. In einer exemplarischen Anwendung auf ein Modellquartier werden die Bewertung der Flexibilitätsnutzung und die Auswirkungen der akteurspezifischen Zielsetzungen dargestellt. Strategien zur Flexibilitätsnutzung, die durch die Gebäudenutzer selbst umgesetzt werden können, zeigen nur sehr geringe Auswirkungen hinsichtlich der wirtschaftlichen und energetischen Bewertungsgrößen. Das Verteilungsnetz wird durch diese Betriebsstrategien weit weniger beeinflusst als durch eine veränderte technologische Ausstattung der Gebäude. Die Einsatzplanung im Smart Home kann in Gebäuden mit hoher Flexibilität Einsparungen von bis zu 20% der Energieversorgungskosten erzielen. Strategien zur Flexibilitätsnutzung, die durch Energiegemeinschaften oder Verteilungsnetzbetreiber als gebäudeexterne Akteure eingesetzt werden, haben teils positive und teils negative Auswirkungen auf die einzelnen Gebäude. Eine faire Verteilung der durch Energiegemeinschaften erwirtschafteten Erlöse muss somit dieser durch die Einsatzplanung entstehenden Ungleichheit entgegenwirken.