E INFACHES UND SCHNELLES DYNAMISCHES MODEL FÜR DIE V ORHERSAGE DES PV E IGENVERBRAUCHS Fabian Ochs 1 , Georgios Dermentzis 1,2 1 Universität Innsbruck, Austria, E-Mail: fabian.ochs@uibk.ac.at 2 Aristotle University of Thessaloniki, Greece, E-Mail: georgios.dermentzis@uibk.ac.at Kurzfassung Der breite Einsatz erneuerbarer Energien spielt eine entscheidende Rolle bei der Steigerung der Energieeffizienz des Gebäudebestands. Deutlich gesunkenen PV-Anlagenpreise und die hohe Flexibilität bei der Stromnutzung für alle Verbraucher in einem Gebäude, also Raumheizung (und -kühlung), Warmwasserbereitung in Kombination mit Wärmepumpe, Hilfsenergien, Haushaltsgeräten und zunehmend auch Mobilität führt zu einem breiten Einsatz von PV. Jedoch ist die Einbindung von PV ins Gebäude komplex und erfordert die Anwendung von elektrischer und/oder thermischer Energiespeicherung und entsprechenden Regelstrategien. Dementsprechend ist die Bewertung und Optimierung der Möglichkeit, den PV-Ertrag direkt im Gebäude zu nutzen oder zu speichern, eine anspruchsvolle Aufgabe. Für eine detaillierte technische Analyse von PV und Energiespeichern auf Gebäudeebene wurden daher umfangreiche Gebäude- und Anlagen- Simulationen anhand von Referenzgebäuden durchgeführt. Einleitung Seit 2021 müssen alle Neubauten in der Europäischen Union (EU) Niedrigstenergiegebäude (nZEB) sein, um zum Erreichen der EU-CO2-Neutralität bis 2050 beizutragen (Kurnitski et al., 2011). Die technischen Optionen zur Erreichung hocheffizienter Gebäudehüllen sind verfügbar und bekannt und es besteht kein Zweifel daran, dass die vielversprechendsten TGA-Systeme Wärmepumpen (WP) und Photovoltaik (PV) umfassen werden. Es gibt jedoch anhaltende Diskussionen über das optimale Systemlayout und die Integration von Speichern, für die Erreichung des nZEB Standards (Wemhoener et al., 2019). Einerseits sprechen einige gute Argumente für einen sehr geringe Gesamtenergiebedarf, während andererseits auch eine hohe Flexibilität als wichtiges Merkmal angesehen wird, um den sogenannten netzreaktiven Betrieb des Gebäudebestandes zu ermöglichen (IEA EBC Annex 67). Eine techno-ökonomische Analyse verschiedener Technologien sollte durchgeführt werden um für jeden Gebäudetyp und Standortabhängig kostenoptimale Lösungen zu erhalten. Diese schließt ein: • passive Komponenten, d.h. Gebäudehülle, mechanische Lüftung mit Wärmerück- gewinnung (WRG) und Duschabwasser- Wärmerückgewinnung (DWR) • aktive Komponenten, wie z.B. Wärmepumpen (WP), elektrische Direktheizung (DE), • erneuerbare Energien, insbesondere Photovoltaik (PV) und • Energie-Speicherung Kostenoptimale Lösungen sind je nach Gebäudetyp (z.B. Wohn- und Nichtwohngebäude) sowie je nach Art und Höhe der Anwendung z.B. Heizen, Kühlen, Warmwasser (mit z.B. WP oder Nah- oder Fernwärme), Beleuchtung, Haushaltsgeräte zu ermitteln (Ochs et al., 2021a). Von besonderem Interesse in diesem Zusammenhang ist die Optimierung der WP-Regelung in Verbindung mit gebäudeintegrierten Speichern (Heier et al., 2015 und Ochs et al., 2021b) im Zusammenspiel mit Strombezug und -verkauf (Strompreis, sowie Primärenergie-verbrauch bzw. CO2 Emissionen (Ochs and Dermentzis, 2018)). Methode Gebäude- und Anlagensimulation Ein einfaches und schnelles dynamisches Simulationsmodell ist erforderlich, um die dynamische Last verschiedener Gebäudetypen (Einfamilienhaus (EFH), Mehrfamilienhaus (MFH), Büro, etc.) mit unterschiedlichen HLK-Systemen (z.B. WP, Fernwärme), Warmwasser- und Verbraucherprofilen sowie PV-Integration (variable Leistung) und Speicheroptionen (thermisch, elektrisch) vorherzusagen. Ein einfaches dynamisches 1-Zonen-Kapazitätsmodell wurde in Matlab (unter Verwendung des ode15s-Solvers) mit dem Ziel eine Jahressimulation in deutlich unter einer Minute durchführen zu können, und mit den folgenden Merkmalen entwickelt: • Einzelne Zone, konzentrierte Kapazität • Widerstandsmodell für Wand / Fenster