Bachelorarbeit Javier Perez Vera

 

Entwicklung eines Berechnungsmodells zur Erstellung von Stromlastgängen für Nichtwohngebäude

bottom-up Modell Urheberrecht: EBC Struktur des entwickelten bottom-up Modells zur Generierung von Stromlastprofilen

Im Hinblick auf das Ziel der deutschen Bundesregierung einen klimaneutralen Gebäudebestand im Jahr 2050 zu erreichen, ergeben sich weitreichende Veränderungen in der heutigen und zukünftigen Energieversorgung. Nichtwohngebäude weisen dabei mit 37\% am Endenergieverbrauch deutscher Gebäude ein wesentliches Einsparungspotential auf. Durch den Ausbau erneuerbarer Energien gewinnen Konzepte wie Demand-Side-Management, intelligente Stromnetze und eine dezentrale Energieversorgung immer mehr an Bedeutung. Für die Planung und Umsetzung solcher Technologien ist die Abschätzung des zeitlich aufgelösten Stromverbrauchs von Endnutzern essentiell, da in der Praxis zwar oftmals Jahresverbräuche aber nur selten zeitlich aufgelöste Lastprofile vorliegen. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit ein Berechnungsmodell entwickelt, das Stromlastgänge für Nichtwohngebäude generiert.

Ziel dieser Arbeit ist es, die einzelnen Faktoren zu untersuchen, die zur Stromlast in Gebäuden beitragen und diese in ein nutzerfreundliches Modell zu integrieren, welches lediglich eine geringe Anzahl Inputparameter benötigt. Hierzu wird ein bottom-up-Ansatz gewählt, wobei der Fokus auf dem Nutzerstrom liegt. Da Nichtwohngebäude bezüglich ihrer Nutzung und des sich daraus ergebenden Stromverbrauchs eine inhomogene Gruppe darstellen, wird gefolgert, dass zur Modellierung eine kategoriespezifische Betrachtung nötig ist. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Berechnungsmodell fokussiert sich im Folgenden auf die Kategorie Bürogebäude.

Das erstellte Programm nutzt Anwesenheitsprofile und Annahmen zum Nutzerverhalten, um die Nutzung elektrischer Geräte abzubilden. Somit wird das individuelle Handeln der Endnutzer und die sich daraus ergebenden Schwankungen im Nutzerstrom berücksichtigt. Bezüglich der Geräteausstattung in Bürogebäuden wurden in diesem Modell Computer und Beleuchtung als die Gerätetypen mit dem größten Einfluss auf Lastverlauf und Jahresverbrauch identifiziert.

Die Ergebnisse zeigen, dass das Modell in der Lage ist, die Charakteristiken des Stromverbrauches von Bürogebäuden, abzubilden. Dazu wird das Berechnungsmodell anhand von gemessenen Verläufen validiert. Es ergeben sich je nach Gebäude unterschiedliche Genauigkeitsgrade, wobei die generierten Profile den allgemeinen Verlauf des Stromverbrauchs passend wiedergeben. Verbesserungspotential besteht bei der Bestimmung der absoluten Leistungswerte. Das Modell ist auf weitere Nichtwohngebäudekategorien übertragbar und bietet die Möglichkeit mit einem geringen Zeit- und Datenaufwand charakteristische Stromlastverläufe von Bürogebäuden zu generieren.