Energetische Simulation von Quartieren
Die Planung von Quartiersenergiesystemen ist aufgrund der Vielzahl von technischen, ökonomischen und politischen Abhängigkeiten komplex und vielschichtig. Neue Planungstools ermöglichen, den Planungsprozess in verschiedenen Projektphasen zu unterstützen.
Planungsprozesse werden komplexer
Zur emissionsarmen Energieversorgung von Gebäuden und Quartieren müssen zukünftig regenerative Energie- und Wärmequellen eingesetzt werden. Anders als bei herkömmlichen Technologien wie Erdgas oder Öl stehen grüne Wärmequellen nicht ganzjährig in gleichem Maße zur Verfügung. Photovoltaik oder Solarthermie weisen starke Tagesschwankungen auf und bieten ein stark saisonal abhängiges Wärmeangebot. Dies hat Auswirkungen auf den Planungsprozess von Energiesystemen, da das zeitliche Profil von Energiequellen und Energiebedarfen einen starken Einfluss auf die Versorgung hat.
Planung anhand eines typischen Auslegungsjahres
Bei der Simulation und Optimierung von Energiesystemen für Gebäude und Quartiere werden häufig typische Auslegungsjahre als Grundlage verwendet. Diese Referenzjahre basieren auf Wetterdaten, welche ein typisches Wetterjahr abbilden. Problematisch ist, dass diese Testreferenzjahre häufig auf den Durchschnittswerten vergangener Jahre basieren. Aufgrund des klimatischen Wandels sind die Durchschnittsjahre der Vergangenheit jedoch nicht mehr repräsentativ für die Zukunft. Vor allem die Sommer sind häufig von längeren Hitzeperioden mit sehr hohen Außentemperaturen geprägt. Auch die Winter sind statistisch milder als noch vor einigen Jahrzehnten. Dadurch sind die damals gültigen Auslegungstemperaturen für Heizsysteme von unter -10 °C bis -18 °C häufig zu niedrig gewählt, was zu einer Überdimensionierung von Erzeugertechnik bei Heizsystemen führt.
Welche Zeitauflösung ist für energetische Simulationen sinnvoll?
In Simulationsumgebungen werden ganz unterschiedliche Zeitauflösungen betrachtet. In Systemen mit thermischen Energieflüssen kommt häufig eine stündliche Auflösung zum Einsatz. Dies liegt daran, dass Wärmebedarfsprofile und Wetterzeitreihen häufig nur in stündlicher Auflösung vorliegen. Bei elektrischen Systemen ist ebenfalls eine Auflösung von 15 Minuten gebräuchlich. Grundsätzlich gilt, dass je träger das System ist, desto geringer sind die notwendigen Zeitauflösungen. Außerdem muss bei kleineren Systemen für beispielsweise Einzelgebäude beachtet werden, dass diese sehr ausgeprägte Bedarfsspitzen aufweisen und daher eine stündliche Auflösung nicht ausreichend ist. Auf Quartiersebene mitteln sich Bedarfsspitzen jedoch raus und es ergibt sich ein kontinuierliches Bedarfsprofil, welches beispielsweise durch Standardlastprofile abgebildet werden kann und für das dann auch eine stündliche Auflösung der Berechnung ausreichend genau ist.
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