Projekt

FlexRLT - Untersuchung der Realisierbarkeit von Lastverschiebungspotenzialen durch die zeitliche Flexibilisierung von RLT-Anlagen

Raumlufttechnische Anlagen (RLT‐Anlagen) in Bürogebäuden verfügen über ein Flexibilitätspotenzial, das noch kaum erschlossen ist, prinzipiell jedoch Flexibilität für die Integration erneuerbarer Energien oder für die Reduktion von Netzengpässe bereitstellen und zudem betriebliche Erlöse generieren kann.

Projektförderung | Auftraggeber

ZfES

Projektlaufzeit

01.04.2017 - 03.03.2018

Voraussetzung für die Flexibilisierung, d.h. für die vorübergehende Abschaltung einer RLT-Anlage in einem Bürogebäude ist, dass die Behaglichkeit der Gebäudenutzer stets gewährleistet ist. Für die modellbasierte Bewertung der Behaglichkeit nach Abschaltung einer Lüftungsanlage werden in dieser Untersuchung drei Parameter herangezogen, die Raumtemperatur, die relative Luftfeuchtigkeit und die CO2-Konzentration im Gebäude. Ausgangspunkt der Untersuchung bildet ein Modellvergleich. Ein vereinfachtes bilanzielles Modell wird erarbeitet und mit einem räumlich hochaufgelösten Strömungsmodell anhand einiger Referenzfälle verglichen und kalibriert.

Es wird geschlussfolgert, dass das bilanzielle Modell geeignet ist, die Behaglichkeit im Bürogebäude ausreichend genau einzuschätzen. Aufgrund der deutlich reduzierten Rechenzeiten des bilanziellen Modells gegenüber der Strömungssimulation kann es für eine breite Untersuchung des Abschaltpotenzials von RLT-Anlagen eingesetzt werden. In einer Sensitivitätsanalyse wird der Einfluss von Wetter, Gebäudealter, Belegungsdichte und Typ der Lüftungsanlage auf das Abschaltpotenzial untersucht.

Weiterhin wird ein Mengengerüst für den Bürogebäudebestand in Deutschland aufgebaut und die installierte Leistung von RLT-Anlagen in Bürogebäuden nach Größenklassen gegliedert abgeschätzt.

Raumlufttechnische Anlagen (RLT‐Anlagen) in Bürogebäuden verfügen über ein Flexibilitätspotenzial, das noch kaum erschlossen ist, prinzipiell jedoch Flexibilität für die Integration erneuerbarer Energien oder für die Reduktion von Netzengpässe bereitstellen und zudem betriebliche Erlöse generieren kann.

In dieser Untersuchung wird ein Vorgehen entwickelt, mit dem detailliertere Erkenntnisse über die Eigenschaften und Einflussfaktoren des Flexibilitätspotenzials raumlufttechnischer Anlagen in Bürogebäuden in Deutschland gewonnen werden, um eine Voraussetzung für seine Realisierung zu schaffen.

  • Es wird festgestellt, dass das Wetter und insbesondere die Sonneneinstrahlung einen großen Einfluss auf das Abschaltpotenzial haben, und das Potenzial im Winter erweist sich als um ein Vielfaches höher als im Sommer, wenn die Wärme eine starke Limitierung darstellt. Das Gebäudealter hat demgegenüber einen geringeren Einfluss, jedoch zeigt sich bei neueren, hoch gedämmten Gebäuden im Winter ein deutlich höheres Potenzial, da hier die Wärme kaum limitierend wirkt. Beim Einsatz einer zentralen Lüftungsanlage wird die Abschaltdauer der gesamten Anlage durch das kritische Büro, d.h. das Büro, in dem die Behaglichkeit als erstes verletzt wird, begrenzt. Beim Einsatz einer dezentralen Anlage können die Lüftungen der einzelnen Büros nach Bedarf sukzessive wieder eingeschaltet werden, so dass der Speicherinhalt des Gebäudes, insbesondere bei Sonneneinstrahlung, deutlich höher ist. Auch eine geringere Belegungsdichte wirkt sich deutlich verlängernd auf die Abschaltdauer aus. Die Betrachtung zeigt, dass bei der Hälfte der denkbaren Abschaltzeitpunkte eine zentrale RLT-Anlage für ein Bürogebäude mit Einzel-/Gruppenbüros für mindestens 15 min abgeschaltet werden kann und in einem Viertel der Fälle für mindestens 50 min.
  • Auf Basis des Mengengerüsts wird die gesamte Lüftungsleistung in Deutschland auf 61 MW geschätzt, von denen sich über 40 MW in großen Büros mit mehr als 100 Mitarbeitern befinden. Ausgehend von der mit dem bilanziellen Modell ermittelten Abschaltdauer wird das gesamte Abschaltpotenzial für die einzelnen Bürogrößenklassen geschätzt, wobei unterschiedliche RLT-Anlagentypen (zentral/dezentral) und Büronutzungen (Einzel-/Gruppen- und Großraumbüros) über die ermittelten Sensitivitäten berücksichtigt werden. Es ergibt sich ein Abschaltpotenzial von insgesamt 25 MW für 1 h Abschaltung für den Tageszeitraum von denen sich 14 MW in großen Bürogebäuden mit über 100 Mitarbeitern befinden. Wird hinzugerechnet, dass die RLT-Anlagen nachts eingeschaltet werden könnten und somit über ein negatives Flexibilitätspotenzial verfügen, ergibt sich gesamtes Potenzial für 1 Stunde positive bzw. negative Flexibilität von 40 MW, von denen sich 25 MW in großen Bürogebäuden befinden. Zusätzlich werden die Erschließungs- und Betriebskosten für die Flexibilisierung von RLT-Anlagen in Bürogebäuden abgeschätzt. In den kleineren Bürogebäuden sind die spezifischen kosten zu hoch, jedoch lassen sich die 25 MW Flexibilität der großen Bürogebäuden zu geringen spezifischen Betriebskosten von 2-3 €/kW und 12-15 €/kW∙a Erschließungskosten wirtschaftlich attraktiv erschließen und betreiben.

Ihr Ansprechpartner

Kai Hufendiek
Prof. Dr.-Ing.

Kai Hufendiek

Institutsleiter
Professor für Energiewirtschaft und Energiesysteme

Nikolai Klempp
Dipl.-Ing.

Nikolai Klempp

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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