Research
Project Management
Climate Change Adaptation
Funding body
Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft - Energieforschung (e!MISSION) 2023
Funding amount
180.000€
Consortium
Institute of Building Research & Innovation
Allora Alpha
Technische Universität Wien
Institut für Energietechnik und Thermodynamik
Kurt Leonhartsberger
Short summary
ZUKUNFTSANKER sondiert die Umnutzung des Kornspeichers der ehemaligen Ankerbrotfabrik in Wien-Favoriten zu einem elektrischen und thermischen Großspeicher, mittels einer umfassenden Energiesystemmodellierung des Quartiers. Trotz physischer Nichtumsetzung aus immobilienwirtschaftlichen Gründen entstanden belastbare Erkenntnisse zu E-Ladehub, Lastmanagement und Betriebsstrategien. Ein computerunterstütztes Energieschwamm-Modell, das Einzelkomponenten zu einem digitalen Zwilling verbindet, wurde entwickelt und liefert belastbare Ergebnisse hinsichtlich technisch-wirtschaftlicher Key Performance Indicators.
Objectives
Das Ziel von ZUKUNFTSANKER (Langtitel: Energieschwamm Zukunftsanker – Netzdienlichkeit durch Energiespeichertechnologien) ist, Speichertechnologien aufzuzeigen und integriert zu betrachten, sodass Energiewirtschaft und Quartiersentwicklung optimal miteinander verknüpft werden können und so anhand des Bestands- und Neubauquartiers Zukunftsanker die Energiewende ein Stück weiter vorangetrieben wird.
Die Sondierung zielt darauf ab, die Machbarkeit der Nutzung des ehemaligen Kornspeichers als Großspeicher für unterschiedliche Speichertechnologien zu prüfen. Als thermische Speichertechnologien werden sensible Wärmespeicher, Latentwärmespeicher und thermochemische Speicher betrachtet. Hinsichtlich der elektrischen Speichertechnologien liegt der Schwerpunkt auf elektrochemischen Speichern.
Es soll ein Tool entwickelt werden, das zur Simulation der dynamischen Interaktion der verschiedenen Speicher bei den gegebenen zeitlich aufgelösten Randbedingungen geeignet ist. Diese Randbedingungen werden gebildet durch das von Angebot an regenerativen Energien und dem Bedarf an thermischer und elektrischer Energie geeignet ist. Dabei soll die Simulation nicht nur energetisch, bilanzieren, sondern auch exergetisch bilanzieren, sodass bei der thermischen Energie auch das Temperaturniveau berücksichtigt wird.
Mit der Beforschung von Energiespeicherkonzepten als wesentlicher Teil der Wärme- und Energiewende hin zu einer klimaneutralen Versorgung leistet Zukunftsanker mit dem Ziel der Optimierung der Ausnutzung lokal-verfügbarer Ressourcen in der Erzeugung und Verteilung volatiler erneuerbarer Energien einen großen Beitrag zur ökologischen, aber auch ökonomischen Nachhaltigkeit in der vorliegenden Immobilienentwicklung. Durch die inhaltliche Aufbereitung der verschiedenen Technologien und dem vergleichenden Tool kann flexibel auf sich ändernde Rahmenbedingungen eingegangen werden und daher ebenso für andere Quartiere angewandt werden.
Methodology
Die verwendeten Methoden umfassen bei der Identifikation der Energieflüsse und des Technikscreenings vorranging eine systematische Literaturrecherche sowie eine Schneeballsystem Recherche angewandt. Bei der Bildung des mathematischen Modells des Ankerareals werden quantitative Modellierungsansätze sowie eine numerische Modellierung mit Matlab Version 2020a (MathWorks) angewandt.
Results
Im Projekt ist es gelungen, den Energieschwamm Zukunftsanker numerisch so abzubilden, dass anhand dessen die Integration von verschiedenen elektrischen und thermischen Energiespeichern in das Gesamtsystem modelliert und deren Auswirkungen analysiert werden konnten. Das entwickelte Modell deckt hierbei die unterschiedlichen Komponenten von Energieerzeugung, über Verteilung und Speicherung bis hin zur Abgabe ab und ermöglichte die Analyse des Zusammenspiels. Die zuvor aufgezeigten thermischen und elektrischen Speichertechnologien in Kombination mit den erstellen Lastprofilen für Wärme, Kälte und Betriebsstrom wurden entsprechend zu einer Erstversion des "Energieschwammes" implementiert. - zu einer Erstversion des "Energieschwammes". Mit der Integration eines eigenen Profils zur Bespielung des E-Mobilitäts-Ladehub wurde auch die letzte relevante Komponente des elektrischen Netzbezugs abgedeckt.
Allgemein zeigt sich, dass durch eine netzdienliche Beladung von Energiespeichern vor Ort, aber auch in anderen Projekten wirtschaftlich sinnvoll sein kann, da es trotz erhöhtem Energiebezug zu einer Reduktion von Energiekosten kommen kann. Die genaue Wahl der Speichertechnologie hängt hierbei von den Rahmenbedingungen vor Ort ab und kann sich auch im Zuge einer Projektentwicklung ändern. In diesem Fall ist eine einfache Anpassung des Modells möglich, die KPI’s errechnen sich automatisch. Zwar ist für den ehemaligen Kornspeicher am Ankerareal mittlerweile eine andere Nutzung vorgesehen, dennoch soll das entwickelte Modell auch künftig zur Entscheidungsfindung und Planungsbegleitung hinsichtlich der Integration von kleineren Speichern in das Energiekonzept des "Energieschwamms Zukunftsanker" herangezogen werden. Weiterführende Analysen von Auslegungs- und Regelstrategien der einzelnen Speicher können hierbei vor allem die Themen thermisches Peak-Shaving und das Zusammenspiel aus E-Mobilitäts-Ladehub und Wärmepumpen abdecken und so auch einen Mehrwert über die Grenzen des Quartiers hinaus bieten.
Denkmalgeschützter Kornspeicher der ehemaligen Ankerbrotfabrik in Favoriten, Wien
© Institute of Building Research & Innovation