Optimale Energieversorgungskonzepte zur Minimierung von Kosten undCO2 für ein Wohnviertel
Der Standort & Die Herausforderung
Bei dem Untersuchungsgebiet handelt es sich um ein Wohngebiet mit Mehrfamilienhäusern mit 74 Haushalten in der Stadt Zürich. Diese Gebäude nutzen derzeit Gaskessel und Warmwasserspeicher zur Deckung des Raumwärme- und Warmwasserbedarfs. Der Strombedarf der Häuser wird mit Netzstrom gedeckt und es gibt 52 Autos, die mit Benzin fahren. Die Eigentümer der Häuser möchten ein neues, zuverlässiges Energiesystem finden, das die Energiedienstleistungen zu geringeren Kosten und mit wenigerCO2-Emissionen erbringen könnte.
Die Lösung
Wir haben die Optimierungsalgorithmen von Sympheny verwendet, um für diese Gemeinschaft das beste Zukunftsszenario für das Jahr 2025 mit einem höheren Grad der Integration von Elektromobilität zu finden (50% des Fahrzeugbestands werden elektrisch sein). Die Sympheny-Engine findet automatisch das Energiedesign unter Berücksichtigung der Ziele minimaler Kosten und minimalerCO2-Emissionen.
Für die Generierung des neuen optimalen Energiesystemdesigns wurde in Sympheny software ein Energiemodell mit einer Sammlung von Technologiekandidaten sowohl für die Umwandlung als auch für die Speicherung definiert, einschließlich relevanter Kosten- undCO2-Daten. Verschiedene Importe, Vor-Ort-Ressourcen und Exportkandidaten mit ihren Preisen undCO2-Intensitäten wurden ebenfalls in das Modell der Kandidaten aufgenommen. Der Energiebedarf für Heizung, Warmwasser und Mobilität ist fix und muss durch das zu berechnende optimale Versorgungssystem gedeckt werden.
berechnet
In weniger als 3 Minuten hat Sympheny engine mehr als 10'000 gültige Energiesystemdesigns ausgeführt und 3 optimale Designs mit den minimalen Lebenszykluskosten und den geringstenCO2-Emissionen gefunden.
3 Optimale Designs gefunden
Sympheny Engine fand 3 optimale Designs, die die Energiedienstleistungen für das Wohngebiet zu den geringstmöglichen Kosten und CO2-Emissionen liefern können. Für jede Systemlösung wurden verschiedene Größen von Umwandlungs- und Speichertechnologien von der Optimierungsmaschine ausgewählt. Im kostengünstigsten System wurde der Heizungs- und Warmwasserbedarf mit einer Kombination aus Luftwärmepumpe, Hackschnitzelkessel und Warmwasserspeicher gedeckt. Im CO2-ärmsten System hingegen wurde der Energiebedarf mit einer weniger intensiven Kombination aus Luftwärmepumpe, Warmwasserspeicher und einer Erdwärmepumpe in Verbindung mit einem Erdspeicher gedeckt.
Die Ergebnisse im Vergleich
Die Lösung mit minimalen Kosten im Vergleich zum derzeitigen Energiesystem des Wohngebiets reduzierte die jährlichen Lebenszykluskosten um 29 % und die jährlichen Emissionen um 74 % im Vergleich zum ursprünglichen Energiesystem. Andere KPIs wie die jährlichen Betriebskosten und die Exporteinnahmen wurden verbessert.
Das Energiesystem mit den geringsten Kosten
Ein genauerer Blick auf die Systemlösung mit minimalen Lebenszykluskosten zeigt, wie auch der Betrieb des Systems optimiert wurde, um dem neuen Systemdesign und dem Energiebedarf zu entsprechen. Der Grundbedarf an Heizung und Warmwasser wurde durch die Luft-Wärmepumpe gedeckt, während die Bedarfsspitzen durch den Hackschnitzelkessel abgedeckt wurden. Der Warmwasserspeicher wurde täglich mit dem kostenlosen und variablen Strom der PV-Paneele geladen und sorgte für die Flexibilität des Heizsystems.
Aufschlüsselung der jährlichen Lebenszykluskosten des Systems
Optimaler Betrieb der Minimalkostenlösung (1. Märzwoche)
