ProAktivnetz

ProAktivNetz analyzed how distributed Renewable Energy Sources (RES) can be
optimally integrated in real network operation, considering planned shutdowns or ProaktivNetz_Poster

unforeseen disturbances within the distribution grid. Reacting to these occurences, and the correlation
between them, is a great challenge for future operation software. The project therefore
developed and tested appropriate concepts and algorithms for an optimized automated operation
of the distribution network, taking into account the actual and future schedules of distributed
RES. The solutions considered modelling of the decentralized generation(photovoltaic and hydroelectric power plants), algorithms for planned outages as well as disturbances in the distribution network. Main goal of the project was to ensure a safe and efficient operation and maximize the integration of distributed RES in all operating situations of future active distribution grids.

Publikationen

 

 

EigenlastCluster

The exploratory project includes the evaluation of the usefulness ofeigenlastCluster new approaches for the increasing of self-consumption of electricity and heat in buildings of municipality of Großschönau.  Models for battery  and for H2 storage of the company Fronius, as well as a model for the energy production from PV plants were developed and theoretical consumption clusters were formed, in order to maximize the local consumption of the PV produced energy thus the self-consumption. Furthermore, an exemplary Demand Side Management (DSM) algorithm for the residential and commercial consumers was developed in order to achieve greater maximization. The above cluster scenarios, with or without batteries and H2 storages, as well as with and without DSM usage, were economically evaluated, pointing out, that PV and battery storages are working well together but H2 storages are too expensive for the moment.

Publikationen

ICT4RobustGrid

Multi-agent systems (MAS) are able to cope with complex tasks in various areas of ICT4RobustGriddaily life.An application field is the electric power grid and research approaches towards smart grids. Due to the increased complexity, sole control by the human seems impossible and thus high- performance  assistance control systems are required. In order to use multi-agent systems, an efficient and fault-tolerant ICT infrastructure that is feasible for the task of remote control solutions, is needed. ICT4RobustGrid analyses existing communication technologies and protocols and compares them with the requirements of a MAS and smart grid applications and provides a road map for a possible transition from a centralized to a decentralized control system in the power supply grid. The results of the project  pointed out, among other, weaknesses and strengths of wireless and wireline communication technologies – in relation to bandwidth, error rate, traffic congestion, signal attenuation, security, quality of service etc.- and will be significantly useful for further research, as far as the communication between customers’ gateway, appliances and DSO controller is concerned.

ICT4RobustGrid Transition Roadmap

ICT4RobustGrid Transition Roadmap

Publikationen
  • M. Meisel, E. Xypolytou, G. Kienesberger, A. Prostejovsky: ICT4RobustGrid – ICT requirements for operation of advanced and robust smart grids. in Tagungsband der Smart Gridsl Week 2014 (invited), S. 1, Graz, 2014. http://www.energiesystemederzukunft.at/edz_pdf/events/20140522_sgw14_poster_23_ict4robustgrid.pdf 
  • Gawron-Deutsch, T.; Widder, T.; „Approaching Verification and Validation Challenges in Smart Grids”, Okt. 2014, Proceedings of the ComForEn 2014, Vienna http://energyit.ict.tuwien.ac.at/wp-content/uploads/2014/10/ComForEn_2014_Tagungsband.pdf
  • M. Faschang,T. Kaufmann, G. Kienesberger, J. Marchgraber,A. Prostejovsky,E. Xypolytou (alphabetical order) “Agent-based Decentralization of Applications in Distributed Smart Grid Systems”: 2015 International Symposium on Smart Electric Distribution Systems and Technologies, Sept, Vienna, Austria
  • Faschang, Mario; Xypolytou, Evangelia; Meisel, Marcus; Wendt, Alexander; Kaufmann, Thomas; Litzlbauer, Markus; Marchgraber, Jürgen; Bibl, Matthias; Prostejovsky, Alexander; Gawron-Deutsch, Tobias; Kienesberger, Georg; „Transition Roadmap — from centralized to massively decentralized grid control systems“, Nov. 2014, Wissenschaftlicher Bericht für die FFG, Eigenverlag des Institut für Computertechnik der TU Wien, Energy&IT Group, (2015), Herausgeber: Dipl.-Ing. Marcus Meisel, Bakk. techn., 75p. (WEB: ICT4RobustGrid Transition Roadmap ) ISBN: 978-3-200-04337-4

SolarCoolingOpt – Primärenergetische Optimierung von Anlagen zur solaren Kühlung mit effizienter Anlagentechnik und innovativen Regelstrategien

Solar Cooling Opt

Solarthermische Kühlanlagen sind nur dann energetisch sinnvoll, wenn sie deutlich weniger elektrische (Hilfs-)Energie benötigen als konventionelle Kompressionkältemaschinen. Leider ist dies bei den bisher gebauten Anlagen in vielen Fällen nicht der Fall. Daher zielt dieses Projekt darauf ab, den Primärenergieverbrauch von solarthermischen Kühlanlagen durch verbesserte Anlagenkonzepte, verbesserte Komponenten und Regelstrategien zu reduzieren.

Monitoring von Anlagen zeigt, dass diese Anlagen in vielen Punkten optimiert werden können. Dazu gehören Stromverbrauch der eingesetzten Pumpen, Anlagenkonfigurationen und Regelungsstrategien z.B. Drehzahlregelung von Pumpen.
Ziel des Projektes ist die Reduzierung des Primärenergieverbrauchs von Anlagen zum solaren Heizen und Kühlen, das mit folgenden Mitteln erreicht werden soll:

  • Entwicklung von verbesserten Komponentenmodellen für die Simulation
  • Erstellung von Lastprofilen für typische Anwendungsszenarien
  • Entwicklung von optimierten System- und Regelungskonzepten für Gebäude- und Industrieanwendungen
  • Entwicklung einer effektiven Rückkühleinheit
  • Lebenszyklusanalyse der optimierten Konzepte
  • Nachweis der Wirksamkeit der optimierten Konzepte durch Umsetzung an bestehenden Demonstrationsanlagen.

Um mittels Simulation Anlagen optimieren zu können, und das betrifft vor allem optimierte Regelungsstrategien, bedarf es genauerer Komponentenmodelle wie z.B. für die Kältemaschine und das Sorptionsrad, die in derzeit verwendeten Modellen stark vereinfacht dargestellt wird.
Parallel dazu werden typische Lastprofile für verschiedene Anwendungsbereiche von solarthermischer Kühlung (z.B. Bürogebäude, Hotels, Krankenhäuser, Lebensmittelmärkte sowie ausgewählte Industriebranchen) erstellt. Für industrielle Anwendungen wird insbesondere auch die Verfügbarkeit von Abwärme aus dem jeweiligen Industriebetrieb berücksichtigt, mit der thermische Kältemaschinen angetrieben werden können.
Im nächsten Schritt werden dann Lastszenarien ausgewählt, die besonders vielversprechend für den Einsatz von solarthermischer Kühlung sind und für die Systemkonzepte entwickelt werden. Es werden sowohl für Absorptionskältetechnik, als auch für DEC – Technologie und auch für den industriellen Bereich Systemkonzepte entwickelt. Anschließend werden mit den neuentwickelten Komponentenmodellen Optimierungsrechnungen durchgeführt, mit dem Ziel den Primärenergieverbrauch des Systems so weit wie möglich zu reduzieren.
Zur Bewertung der Primärenergieeffizienz des Gesamtsystems (inkl. aller energierelevanten Prozessschritte über den gesamten Lebensweg) wird begleitend zu den erarbeiteten Effizienzsteigerungsmaßnahmen eine Lebenszyklusanalyse durchgeführt.
An drei Demonstrationsanlagen werden die neuentwickelten Regelungs- und Systemkonzepte umgesetzt und die Wirksamkeit der gesetzten Maßnahmen durch Monitoring verifiziert.
Als Projektergebnis sollen für typische Anwendungsfälle (Gebäude- und Industriebreich) optimierte System- und Regelungskonzepte für (solar)thermisches Kühlen zur Verfügung stehen. Der Primärenergieverbrauch dieser Systeme soll auf ein Minimum reduziert sein. Außerdem steht eine effiziente und hygienische Nassrückkühleinheit als Prototyp zur Verfügung. Die Ergebnisse des Projekts können von den Partnerfirmen aber auch von anderen österreichischen Firmen direkt beim Bau von neuen Anlagen in Österreich und auch im Export genutzt werden.

Solar Cooling Opt

SolarCoolingOpt – Primärenergetische Optimierung von Anlagen zur solaren Kühlung mit effizienter Anlagentechnik und innovativen Regelstrategien

Publikationen

B2G – Smart Grids Modellregion Salzburg – Building to Grid

Building to Grid

In Smart Grids wird erwartet, dass sich Gebäude – unterstützt durch Gebäudeleittechnik und Informationstechnologie – kooperativ einfügen und ihre bislang ungenutzten Freiheitsgrade (verschiebbare Lasten, Lastabwurf, Teillastbetrieb, etc.) nutzen, um den Netzbetrieb zu optimieren. In existierenden Lösungen sind Netzoptimierung und Gebäudeoptimierung voneinander entkoppelt, dies soll durch intelligente, kommunizierende Gebäudeleittechnik geändert werden. Ein Experiment soll die Grenzen und Möglichkeiten intelligenter Gebäude in einem Smart Grid aufzeigen.

Ein Drittel des weltweiten Energieverbrauchs und der zugehörigen Emissionen lassen sich auf den Gebäudesektor zurückführen. Trotz dieser prominenten Position spielen Gebäude in modernen Energienetzen eine nach wie vor passive Rolle. Während Industrie und Transport als aktive Partner in das Energiesystem eingebettet werden, sind Gebäude unidirektionale Endpunkte und fungieren als “black box”. Aktive Teilnehmer eines Smart Grid hingegen können zur Optimierung des Gesamtsystems beitragen indem sie flexibel betrieben werden und Informationen mit dem Netz austauschen können.
Gebäude beherbergen eine Reihe signifikanter Energie verbrauchender Prozesse, typischerweise Heizung, Lüftung, Klima (HLK), Beleuchtung und Gebäudetechnik. Viele der Prozesse haben operative Bandbreiten bei Sollwerten und Einsatzzeiten, die bei Bedarf ausgenützt werden können. Die Aggregation mehrerer Gebäude resultiert dabei in höherer Flexibilität und größeren disponierbaren Energiemengen. Strategien wie “demand response” (DR, das Reagieren einer Last auf Ereignisse im Energienetz) befinden sich derzeit noch in einer Frühphase, weil zwei wichtige Aspekte bislang ungelöst sind.
Einerseits ist in einem Smart Grid im Allgemeinen unbekannt, in welchem Zustand sich die einzelnen Lastprozesse befinden, anderseits fehlt es an standardisierten Mitteln, diese Zustände zu kommunizieren. Beides ist Voraussetzung für intelligentere Algorithmen, die die Lasten harmonisch in den Netzbetrieb einbetten. Dies ist der Grund, warum bis dato lediglich “open-loop control” betrieben wird, wo – gleich einer Rundsteueranlage – Lastabwurfsbedarf ohne jegliche Differenzierung als “broadcast” angefordert wird. Ein intelligentes System muss aber den Prozesszustand der Kundenanlagen berücksichtigen, Feedback erhalten und antizipativ vorgehen. Ein traditionelles DR-System kann nicht abschätzen, wie groß die Reaktion auf ein DR-Ereignis ist, bzw. wie lange die Reaktion andauern kann, weil die Lasten keinerlei Information über ihren Zustand bieten.
Es ist das Ziel des Projekts, diese Lücke zu schließen und in einer Serie von Experimenten zu klären, wo die Grenzen intelligenter Gebäude in einem Smart Grid sind. Dazu müssen flexible, generische Lastmodelle für Gebäude entwickelt und in eine interoperable Kommunikations-Infrastruktur eingebettet werden. Besondere Erkenntnisse werden im Spannungsfeld Gebäudeoptimierung vs. Netzoptimierung erwartet – bis heute werden beide Systeme getrennt voneinander optimiert. Die Studienobjekte werden im mittel- und großvolumigen Wohn- und Zweckbau angesiedelt, die Testfälle werden möglichst automatisiert abgewickelt.
Ergebnisse sind Zahlen über das operative Smart-Grid-Potenzial “aktiver” Gebäude sowie kommunizierbare und aggregierbare Lastmodelle, ein fehlender Baustein auf dem Weg zum intelligenten, Smart-Grid-fähigen Gebäude.

Building to Grid

B2G – Building to Grid

Publikationen
  • K. Pollhammer, G. Kienesberger, M. Faschang, M. Meisel, A. Wendt, T. Leber, P. Dimitriou, Smart Energy Grids in Austria – Innovative Solutions and Concepts, in Proceedings of the IECON 2013 – 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, S. 6, Wien, 2013. http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_223096.pdf
  • S. Raudaschl, B. Kaiser, R. Braun, F. Judex, G. Zucker, A. Wendt, G. Kienesberger, M. Pichler, K. Nadeje, B. Strasser; “Smart Grids Modellregion Salzburg – Building to Grid”: Endbericht, Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH FFG, Juni 2013, http://www.smartgridssalzburg.at/fileadmin/user_upload/downloads/Endbericht_Building_2_Grid.pdf
  • F. Kupzog, T. Sauter, K. Pollhammer: “IT-Enabled Integration of Renewables: A Concept for the Smart Power Grid”; EURASIP Journal on Embedded Systems, 2011 (2011), S. 1 – 8. http://www.hindawi.com/journals/es/2011/737543.html
  • T.J. Gamauf, T. Leber, K. Pollhammer, F. Kupzog: “A Generalized Load Management Gateway – Coupling Smart Buildings to the Grid”; Vortrag: IEEE Africon 2011, Zambia, Afrika; 13.09.2011 – 15.09.2011; in: “Proceedings of the 10th IEEE Africon (2011)”, (2011), ISBN: 978-1-61284-991-1; 5 S.
  • F. Kupzog, K. Pollhammer: “Automated Buildings as Active Energy Consumers”; Vortrag: 8th IFAC International Conference on Fieldbuses & Networks in Industrial & Embedded Systems (Fet 2009), Korea, Ansan; 20.05.2009 – 22.05.2009; in:  Proceedings of 8th IFAC International Conference on Fieldbuses and neTworks in Industrial and Embedded Systems (FeT 2009)”, (2009), S. 212 – 217. http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_176671.pdf
  • K. Pollhammer, F. Kupzog: “Vereinfachte thermische Modelle – Grundlage für Lastverschiebung bei Gebäuden”; Vortrag: e-nova2010, Pinkafeld (eingeladen); 11.11.2010 – 12.11.2010; in: “Nachhaltige Gebäude Planung – Betrieb – Bewertung Band 14″, (2010), S. 63 – 69. http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_191572.pdf
  • K. Pollhammer, F. Kupzog, T.J. Gamauf, M. Kremen: “Modeling of demand side shifting potentials for smart power grids”; Vortrag: IEEE Africon 2011, Zambia, Afrika; 13.09.2011 – 15.09.2011; in: “Proceedings of the 10th IEEE Africon (2011)”, (2011), ISBN: 978-1-61284-991-1; 5 S.
  • A. Wendt, K. Pollhammer: “Turning Buildings into Active Participants of a Smart Grid”; Vortrag: ComForEn 2012, Wels (eingeladen); 05.09.2012; in: “Tagungsband ComForEn 2012″, (2012), 74 S.
  • G. Zucker (2013), “Gebäude Intelligent Simulieren,” presented at the Powerbuilding and Data Center Convention 2013, Zurich, Switzerland, 28-May-2013.
  • G. Zucker (2011), “Wissenschaftliche Betriebsoptimierung von Gebäuden und Gebäudegruppen,” presented at the PowerBuilding and Data Center Convention 2011, Vienna, Austria, 09-Nov-2011.
  • G. Zucker (2010): Building Simulation and Control. SmartCoDe Expert Cooperation Workshop 2010, Wien, November 2010.
  • G. Zucker, C. Hettfleisch (2010): Building2Grid – Netzfreundliche Gebäude. Smart Grid Modellregionen Salzburg. Smart Grids Week Salzburg, Salzburg (Juni 2010). (Konferenzposter)
  • G. Zucker (2010): Building2Grid – Wie wird ein Gebäude Smart-Grid-fähig?. ComForEn 2010 Kommunikation für Energienetze der Zukunft – Vom aktiven Verbraucher zum Smart Grid, FH Oberösterreich, 29.09.2010, Wels (Konferenzvortrag mit Tagungsband).
  • F. Judex (2013):”Grid friendly Buildings”, In: Resourcenschonende Gebäude – Resourcen nachhaltig nutzen, Plusenergiebauweise, Energieautarkie und Kreislauffähigkeit, 47-50, BO-Verlag, Wien, 978-3-900403-42-3
  • Zucker G., Palensky P., Judex F., Hettfleisch C., Schmid R.R. (2012): Energy Aware Building – Automation Enables Smart Grid-friendly Buildings, e & i Elektrotechnik und Informationstechnik, Heft Juni 2012, Springer-Verlag (Hrsg.).
  • G. Zucker, P. Palensky, F. Judex, C. Hettfleisch, R. R. Schmidt, and D. Basciotti (2012), “Energy aware building automation enables Smart Grid-friendly buildings,” e & i Elektrotechnik und Informationstechnik, vol. Volume 129, no. Issue 4, pp. 271–277.
  • S. Soucek and G. Zucker (2012), “Current developments and challenges in building automation,” e & i Elektrotechnik und Informationstechnik, vol. Volume 129, no. Issue 4, pp. 278–285.
  • Braun, R.; Judex, F. & Zucker, G. (2012), “Identifying Simplified Models for Load Shifting Control MATHMOD 2012 – 7th Vienna International Conference on Mathematical Modelling, 2012, Vienna
  • P. Palensky, G. Zucker, F. Judex, R. Braun, F. Kupzog, T. Gamauf, and J. Haase (2011), “Demand Response with Functional Buildings using simplified Process Models,” in Proceedings of the 37th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2011), pp. 3113–3118.
  • G. Zucker, R. Braun, F. Judex, and C. Hettfleisch (2011), “Worst-Case Abschätzung von thermischem Gebäudeverhalten”, in Proceedings of the e-nova 2011.
  • G. Zucker, F. Kupzog, and D. Reiter (2011), “Smart Grids Strategy for Salzburg, Austria,” in Proceedings of the 21st International Conference and Exhibition on Electricity Distribution (CIRED), Frankfurt, 6-9 June 2011, Paper 0787.
  • Pollhammer K., Zucker G. (2011): Demand Side Management with Buildings – Introducing the projects Building2Grid and BED. ComForEn2011 – Fachkonferenz: Kommunikation für Energienetze der Zukunft– Vom aktiven Verbraucher zum Smart Grid, 22.-23.09.2011, Wels.
  • Gamauf T., Leber T., Pollhammer K., Kupzog, F. (2011): A generalized load management gateway coupling smart buildings to the grid. Proceedings IEEE – AFRICON 2011, 13.-15.09.2011, Zambia.
  • Gamauf T., Kupzog F., Polhammer K. (2011): Building to Grid – Gateway. A Generalized Load Management Gateway. Workshop: Standards: An Architecture for the Smart Grid, 06.04.2011, Sophia Antipolis (F). (Konferenzposter).
  • G. Zucker, R. Braun, F. Judex, F. Kupzog (2011): Building2Grid – Elektrische Lastverschiebung mit thermischen Gebäudespeichern. Smart Grids Week Linz, Linz (Mai, 2011). (Konferenzposter)

SmartLV Grid

DG DemoNet Smart LVGridIn the future, new requirements on the medium and low voltage distribution networks have to be fulfilled due to increased penetration of decentralized generation from renewable sources, but also due to new network participators like electric vehicles. This comes along with a paradigm shift. While distribution grid operation in the past got along without monitoring of real-time information due to adequate dimensioning, trends aim for more and more on-line monitoring. Consequently, active interventions during grid operation will be used in the future to guarantee voltage bands, line load conditions etc. This will be possible due to emerging technologies such as Smart Metering-related communication systems that improve the affordability of low voltage automation infrastructures.

Following this paradigm shift, the project “DG DemoNet – Smart LV Grid” searches for solutions for an active network operation at the low voltage level. The project develops and evaluates smart planning, monitoring, management and control approaches for the system integration of local energy production and flexible loads (e.g. heat, e-mobility) in low voltage networks. Especially, a solution for the interaction of grid components by means of communication will be developed. Thereby the power quality with a high amount of distributed energy resources and electric vehicles must be secured according to EN 50160 without any or at a minimum of grid reinforcement.

The project objective is to solve above challenges with acceptable costs regarding investment, maintenance and operation. In the project, real tests of solution approaches for central and distributed monitoring, management and control concepts will be performed. DG DemoNet – Smart LV Grid aims to create actual voltage problems in selected low voltage segments and implement the developed control concepts there. Thus, it becomes possible to estimate how successful these concepts are and in how far they can improve the network quality parameters. Furthermore, an economic analysis of the concepts, such as the feed-in losses due to power curtailment (how often, how long, etc.) will be performed. On this base, concepts for future standards, connection conditions and feed-in models will be worked out. Thus, the project offers far reaching system integration approaches for Smart Grid solutions in the field of low voltage networks for the first time.

Schematic of DG DemoNet Smart LVGrid

Schematic of DG DemoNet Smart LVGrid

Publikationen

GAVE – Gemeinde Großschönau als virtueller Energiespeicher

GAVE

GAVE analysiert erstmals in Österreich die Effektivität und Benutzerakzeptanz von automatisiertem elektrischen Lastmanagement. Private, öffentliche und gewerbliche Stromkunden in einer Gemeinde in Niederösterreich werden mit entsprechender Technik ausgestattet und beteiligen sich an einem Experiment. Es soll gezeigt werden, dass effektives Lastmanagement und Kosteneinsparungen ohne Einschränkung des Benutzerkomforts möglich ist.

Das Projekt GAVE beschäftigt sich mit der Benutzerakzeptanz und der Umsetzbarkeit von Technologien für verbraucherseitiges Energiemanagement (auch Demand Side Management, Demand Response, Lastmanagement). Diese Technologie kann als eines der Schlüsselinstrumente für intelligente Stromnetze der Zukunft angesehen werden. Demand Side Management ist insbesondere deswegen von besonderer Wichtigkeit, weil es absehbar ist, das die Erzeugungsseite in zukünftigen elektrischen Energiesystemen aufgrund vieler erneuerbarer Einspeiser nicht mehr so stark beeinflussbar sein wird wie heute. Um die Profitabilität von erneuerbaren Energieträgern zu gewährleisten, sollte deren Dargebot möglichst vollständig in elektrischen Strom umgewandelt und ins Netz eingespeist werden. Demand Side Management wirkt sich auf die Verbrauchsseite, und damit auf Menschen, aus. Sind die Verhältnisse bei der Steuerung von Erzeugungsanlagen noch relativ einfach (eine Reduktion der Einspeisung führt zu einem Verdienstausfall), sieht die Lage bei der Steuerung von elektrischen Lasten deutlich komplizierter aus. Der Benutzer wird hier in seiner freien Entscheidung über Zeit, Dauer und Reihenfolge seiner elektrischen Verbrauchsprozesse eingeschränkt. Diese im Allgemeinen nicht ökonomisch eindeutig abbildbare Situation ist weitgehend unerforscht. Über die Benutzerakzeptanz von automatischer Lastbeeinflussung in Europa gibt es nur sehr wenige Erkenntnisse. Aufgrund kultureller Abhängigkeiten sind starke regionale Unterschiede zu erwarten.
Deshalb zielt das vorliegende Projekt darauf, anhand einer Modellregion, der Gemeinde Großschönau in Niederösterreich, erstmals für Österreich gültige Aussagen zu der Fragestellung der Umsetzbarkeit und der Benutzerakzeptanz für automatisiertes Lastmanagement zu finden. Der spartenübergreifende elektrische Energieverbrauch der Gemeinde wird anhand von Messdaten modelliert. Besonders genaue Modelle werden von verschiebbaren Lasten, wie Wasserpumpen, Klimaanlagen, Wärmepumpen und Klärschlammpumpen, erstellt. Ein Teil der privaten, öffentlichen und gewerblichen Stromkunden werden mit Sensorik und Aktorik ausgestattet, die es erlaubt, reale Lastverschiebungen durchzuführen. Die Verbraucher beteiligen sich an einem gemeindeweiten Experiment. Die so ausgestatteten Prozesse werden vermessen und die Messdaten einer Simulation zugeführt. In einer Simulationsumgebung werden dann die aus Kostengründen nur bei einigen wenigen Verbrauchern durchgeführten Lastverschiebungen auf die gesamte Gemeinde skaliert, um eine Aussage über die Effektivität der Maßnahmen zu erhalten. Ziel ist es, festzustellen, wie groß das Lastverschiebungspotential der Gemeinde ist, ohne dass der Benutzerkomfort durch die Lastverschiebungen merklich beeinflusst wird. Im Projekt wird ein “best practice”-Katalog erstellt, wie die Einbindung flexibler Lasten optimal unter den Gesichtspunkten des Benutzerkomforts und der Benutzerakzeptanz zu erfolgen hat.

GAVE

GAVE – Gemeinde Großschönau als virtueller Energiespeicher

Publikationen

Smart Response – Demand Response for Austrian Smart Grids

Smart Response

Automated demand response has the potential to be an essential future tool for maintaining the balance of supply and demand in electrical energy systems with a very high density of generation from renewable sources. This project is tackling the problem of missing demand response implementations in Austria by analyzing demand response as a multidisciplinary phenomenon with technical, social, economic and ecologic aspects, in order to identify barriers and starting points for future developments.

Consumer-side energy management technologies (a.k.a. Load Management, Demand Side Management) are considered one of the key instruments for future smart grids. However, implementations in this area are currently rare to non-existent. The project aims to conduct a critical analysis of consumption oriented energy management solutions. The focus of analysis will be consumer-side energy management and its potential to contribute to overall energy efficiency of future smart grids in the best possible way.
Previous research efforts (e.g. the IRON and DG-DemoNet projects, under the “Energiesysteme der Zukunft – Future Energy Systems” program) have identified a variety of possible applications of consumer-side energy management. Load rescheduling has shown to be a meaningful concept to, e.g., evenly distribute the daily energy consumption, provide control power for the electrical grid, ensure a prompt consumption of feeds from distributed generation sites, but also to increase energy efficiency in large buildings. However, possible applications are quite often mutually exclusive, which leads to competitive behavior throughout the use of load rescheduling potentials. Only a few exceptional use scenarios will complement one another in a desirable way. These are the reasons for the current lack of implementations in the area of load management. To ensure ongoing development, it is necessary to identify and promote a load management scenario that provides the highest overall benefit.
A genuine overall assessment will only be possible if all critical dimensions of demand response (technology, economy, ecology, and user perspective) are subjected to a thorough scientific analysis, as proposed by this project. Accordingly, the project aims to develop a comprehensive interdisciplinary knowledge base in the subject area while taking into account all relevant preliminary works and innovative concepts. Technical application, user accepance, privacy and CO2 reduction will therefore be in the main focus. The project strives to provide a strategic decision-making tool in order to establish meaningful methods for the utilization of user-side energy management for the 2020 planning horizon. The goal will be to quantify and compare the financial and ecological benefits of different energy management scenarios in Austria, and to provide a basis upon which decisions can be made with regard to further development of user-side energy management concepts.

Smart Response

SmartResponse – Demand Response for Austrian Smart Grids

Publikationen
  • M. Meisel, T. Leber, K. Pollhammer, F. Kupzog, J. Haslinger, P. Wächter, J. Sterbik-Lamina, M. Ornetzeder, A. Schiffleitner, M. Stachura, Erfolgsversprechende Demand-Response-Empfehlungen im Energieversorgungssystem 2020. Informatik-Spektrum, Bd. 19, Nr. 19, 2012, S. 17 – 26. http://dx.doi.org/10.1007/s00287-012-0667-7
  • K. Pollhammer, G. Kienesberger, M. Faschang, M. Meisel, A. Wendt, T. Leber, P. Dimitriou, Smart Energy Grids in Austria – Innovative Solutions and Concepts, in Proceedings of the IECON 2013 – 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, S. 6, Wien, 2013. http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_223096.pdf
  • A. Schiffleitner, M. Stachura, M. Meisel, T. Leber, F. Kupzog, M. Ornetzeder, P. Wächter, J. Sterbik-Lamina, SmartResponse – Szenarien für Smart Response in Österreich, in Tagungsband ComForEn 2011, 2011, S. 17 – 27. http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_204761.pdf
  • M. Meisel, T. Leber, M. Ornetzeder, M. Stachura, A. Schiffleitner, G. Kienesberger, J.G.O. Wenninger, F. Kupzog, Smart Demand Response Scenarios, in Proceedings of the 10th IEEE Africon (2011), S. 6, Zambia, Afrika, 2011. http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_204745.pdf
  • M. Meisel, F. Kupzog, T. Leber, M. Ornetzeder, M. Stachura, A. Schiffleitner, Smart Response, in Proceedings of the Smart Grids Week Linz 2011 (invited), 2011, S. 153. http://download.nachhaltigwirtschaften.at/edz_pdf/tagungsband_1133_smartgridsweek_linz_2011.pdf
  • M. Meisel, T. Leber, F. Kupzog, K. Pollhammer, M. Ornetzeder, P. Wächter, J. Sterbik-Lamina, J. Haslinger, A. Schiffleitner, M. Stachura, Erfolgsversprechende Demand Response Empfehlungen im Energieversorgungssystem 2020, in Presentation: D-A-CH-Konferenz Energieinformatik 2012, Oldenburg, Deutschland. http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_214511.pdf
  • F. Kupzog, Mögliche Szenarien für Demand Response, in Presentation: Smart Grids Week – Bregenz 2012, Bregenz, Österreich http://www.hausderzukunft.at/edz_pdf/events/20120524_smartgridsweek_vortrag_25_kupzog.pdf
  • M. Meisel, T. Leber, F. Kupzog, K. Pollhammer, M. Ornetzeder, J. Haslinger, J. Sterbik-Lamina, P. Wächter, A. Schiffleitner, M. Stachura, Lastmanagement für intelligente Stromnetze in Österreich (Smart Response), tech. report, Institute of Computer Technology, Vienna University of Technology, 2013. http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_224251.pdf
  • Ornetzeder, M. (05.11.2011) In Search of Energy Efficient Programmes of Action: The Case of De- mand Response Technology. Vortrag bei: Annual Meeting of the Society for Social Studies of Science (4S), Cleveland/UNITED STATES.
  • Ornetzeder, M. (09.09.2011) Integrated technology development and assessment: The case of de- mand response scenarios. Vortrag bei: ESA 10th Conference, Genf/SWITZERLAND.
  • Institut für Technikfolgen-Abschätzung (27.04.2012) Smart Grids: „Intelligente“ Stromnetze mit Zukunft? Poster im Rahmen der Langen Nacht der Forschung, Akademie der Wissenschaften, Wien
  • Ornetzeder, M. (01.03.2010) Technologien für verbraucherseitiges Energiemanagement. ITA- Newsletter (März 2010), S. 8
  • M. Meisel, F. Kupzog, T. Leber, M. Ornetzeder, M. Stachura, A. Schiffleitner, Smart Response, im Tagungsband der: Smart Grids Week Linz 2011 (invited Poster), bmvit, Mai 2011, S. 153.  http://www.energiesystemederzukunft.at/edz_pdf/tagungsband_1133_smartgridsweek_linz_2011.pdf
FILM

Meisel M.; Kupzog F. Smart Response Film, Intelligentes Lastmanagement – eine chance für das energienetz, 2012 Smart Response – Energienetz 2020

BED – Balancing Energy Demands with Buidlings

Ausgleich des Energieverbrauchs mit Gebäuden

Durch die zunehmende Verbreitung energieeffizienter Gebäude und den darin angewendeten Technologien verlagert sich die Deckung des Primärenergiebedarfs zusehends von der direkten Nutzung fossiler Primärenergieträger hin zur indirekten Nutzung durch elektrische Verbraucher (z.B. Kompressions wärmepumpen, Lüftung). Das führt im Strombedarf zu höheren Grundlasten und zum Teil zu ausgeprägten Spitzenlasten, die sich in den Lastgängen der Gebäude niederschlagen. Des Weiteren zeichnet sich ab, dass der Anteil an so genannten „Energie-Plus-Gebäuden“ zunimmt.
Hieraus folgt eine Dezentralisierung der Energieerzeugung, die dadurch dargebotsabhängiger und in der Komplexität der Verteil- und Versorgungsnetze nur begrenzt vorhersagbar wird. Einhergehend mit dieser Entwicklung müssen daher neue Konzepte in der Betriebsführung und Einsatzplanung der Gebäudeleittechnik gefunden werden um maximale Bezugsleistungen zu reduzieren und eine stabile und qualitativ hochwertige Stromversorgung zu gewährleisten.
Dieses Projekt geht der Frage nach, in welchem Maße durch neue Regelungsstrategien im thermischen und somit auch im elektrischen Betrieb von Zweckbauten Lastprofile geglättet (Peak Shaving) und Regelungspotenziale freigesetzt werden können. Es erfolgt eine Bewertung der möglichen Energieeinsparung und der damit einhergehenden CO2-Reduktion durch die Veränderung des Lastgangs. Das Gebäude oder eine Gebäudegruppe wird zu einem aktiven Verbraucher im elektrischen Netz aufgewertet.

BED - Ausgleich des Energieverbrauchs mit Gebäuden

BED – Ausgleich des Energieverbrauchs mit Gebäuden

Publikationen

V2G – Erstellung eines Umsetzungsplans zur Vehicle to Grid Interfaceentwicklung

Vehicle to Grid

Das Projekt wird Konzepte zu Interaktionsportalen (Visualisierung und Bedienoberfläche) für Elektromobilitätskunden in der Smart Grids Modellregion Salzburg erarbeiten, und Anforderungen und Cost/Benefits einer zukünftigen Vehicle to Grid Implementierung in Form einer Machbarkeitsstudie bewerten. Daraus wird ein Umsetzungsplan für konkrete Softwarelösungen (experimentelle Entwicklung) sowie Demonstrationsvorhaben erstellt.

Der sich abzeichnende Strukturwandel des österreichischen Energiesystems hervorgerufen durch den verstärkten Einsatz von Elektromobilität wird vor allem die Anforderungen an den Systembetrieb signifikant erhöhen. Notwendige Effizienzsteigerungen können unter anderem durch die netzorientierte Systemintegration von Elektromobilitätskunden erreicht werden. Dabei sollte vorhandene Netzinfrastruktur von einer steigenden Zahl von Elektromobilen bestmöglich genutzt werden. Dieses Optimierungskalkül erfordert jedoch die detaillierte Erfassung unternehmensinterner Prozesse sowie die Definition zukünftiger Geschäftsmodelle, die einerseits einen größtmöglichen Komfort der Kunden sicherstellen, andererseits aber Nutzen für den Systembetreiber entstehen lassen. Im Sinne einer strategischen Positionierung in Richtung Kundenintegration in Vehicle to Grid Konzepte stellt sich die Frage, welche Lösungen in einem geeigneten Betreibermodel technisch möglich, umsetzbar und ökonomisch sinnvoll erscheinen, sowie Chancen haben, in Demonstrationsgebieten erprobt zu werden.
Die zentralen Fragestellungen dieser Durchführbarkeitsstudie lauten daher:

  • Welche technischen Parameter der Systemintegration einer großflächigen Vehicle to Grid Implementierung sind in Salzburg gegeben und wie können daraus alltagstaugliche komfortable und leistbare Visualisierungskonzepte für Elektromobilitätskunden entstehen?
  • Wie müssen maßgeschneiderte “Salzburger” Vehicle to Grid basierte Visualisierungslösungen gestaltet werden, um ein optimales Kosten / Nutzen Verhältnis zu erreichen?

Das Projekt erarbeitet in einer Durchführbarkeitsstudie jene technischen Parameter (Hard- und Software), die für die Konzeption geeigneter Vehicle to Grid Visualisierungsprozesse innerhalb der Salzburg AG notwendig sind, um z.B. auch neue Abrechnungssysteme (wie z.B. Roaming im Stromnetz) zu ermöglichen. Diese Visualisierungskonzepte werden auf die täglichen Bedürfnisse der Elektromobilitätskunden abgestimmt sowie deren softwaretechnisches Design (Layout) ermittelt. Für die jeweils erarbeiteten Konzepte werden in weiterer Folge Kosten/Nutzen Analysen durchgeführt und daraus entsprechende Marktchancen abgeleitet.
Die zentralen Ergebnisse dieses Projekts sind daher:

  • Ein technisches Anforderungsheft für Hard- und Softwarelösungen im Unternehmen der Salzburg AG
  • Geschäftsmodelle und zugehörige Visualisierungskonzepte für Vehicle to Grid Anwendungen in der Modellregion Salzburg
  • Ein Anforderungsheft für plattformunabhängige Visualisierungsapplikationen
  • Ein Umsetzungsplan (Implementierungs- und Business-Plan) für die konkrete Umsetzung einzelner Lösungsansätze

Übergeordnet werden die erarbeiten Konzepte vor allem für die Kunden der Salzburger ElectroDrive Initiative in einer nachfolgenden Entwicklungs- und Demonstrationsphase angeboten werden, um mögliche Synergien bestmöglich nutzen und Bestandskunden einen höchstmöglichen Komfortgewinn bieten zu können.

Vehicle to Grid Interface

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