Techno-ökonomische Potenzialanalyse eines prognose- und solverbasierten Energiemanagementsystems im Wohnsektor mit rückspeisefähigen Elektrofahrzeugen

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist zum einen die Entwicklung einer Simulationsumgebung, mit deren Hilfe die kostenoptimale Auswahl und Dimensionierung verschiedener Energiesystemkomponenten im Einfamilienhausbereich durchgeführt und Abhängigkeiten zwischen den Energie- und Mobilitätsbedarfen sowie den Lösungen analysiert werden können. Zum anderen soll das techno-ökonomische Potenzial solverbasierter Energiemanagementsysteme untersucht werden. Hierzu wurde ein gemischt-ganzzahliges lineares Optimierungsmodell erarbeitet, in dessen Zielfunktion die Kostenreduktion für die Hausbesitzer:innen im Vordergrund steht. Als Lösungsverfahren wurde ein zweigeteilter Ansatz entwickelt, in dem die Frage nach der kostengünstigsten Auswahl und Dimensionierung und nach der kostengünstigsten Energieflussberechnung voneinander gelöst und separat betrachtet werden. Zur Optimierung des Energiemanagements wurden zwei solverbasierte Lösungsverfahren vorgestellt. Im Rahmen der Ergebnisse konnte einerseits verdeutlicht werden, dass sich die entwickelte Simulationsumgebung zur kostenoptimalen Auswahl und Dimensionierung der Systemkomponenten eignet, die individuellen Ergebnisse allerdings stark von den Energie- und Mobilitätsbedarfen der Nutzer:innen abhängen. Nicht zuletzt wurde in diesem Rahmen dargestellt, dass die Bidirektionalität von Elektrofahrzeugen bereits heute einen bedeutenden techno-ökonomischen Mehrwert liefern kann. Andererseits – und insbesondere – konnte mithilfe unterschiedlichster Szenarien und differenzierter Analysen gezeigt werden, dass mit dem Einsatz solverbasierter Energiemanagementsysteme beträchtliche Erhöhungen der Eigenverbrauchsquoten des selbsterzeugten Stromes sowie nennenswerte Reduktionen der Strombezugskosten erzielt werden können. Dies wurde vor allem auf die Optimierung der Ladezeitpunkte der Elektrofahrzeuge und der Betriebszeitpunkte der Wärmepumpen zurückgeführt.