Optimierung von Gebäudeenergiesystemen mit Sanierungsstrategien für den deutschen Wohngebäudesektor unter Einbezug von Smart Home-Systemen

Kurzfassung

Die Energiewende erfordert im Gebäudesektor wirksame Strategien zur Reduktion von Treibhausgasemissionen, da dieser aktuell über 30 % zu den nationalen Emissionen beiträgt. Neben den bereits erheblichen Emissionen aus Herstellung, Instandhaltung und Entsorgung von Gebäuden entfällt ein wesentlicher Anteil auf die Nutzungsphase, sodass Maßnahmen zur effizienten Regelung des Gebäudebetriebs ein hohes Minderungspotenzial besitzen. Gleichzeitig fehlen bislang digitale Werkzeuge, die Sanierungsstrategien an Gebäudehülle und -technik in Kombination mit Betriebsstrategien ganzheitlich und unter Nachhaltigkeitsaspekten optimieren. In dieser Arbeit wird eine Software zur optimierenden Auswahl und Berechnung von Gebäudeenergiesystemen entwickelt und exemplarisch auf Einfamilienhäuser verschiedener Baualtersklassen des deutschen Gebäudebestands angewendet. Grundlage bildet das Open-Source-Optimierungstool "Model Template for Residential Energy Supply Systems" (MTRESS) zur Betriebsoptimierung von Energiesystemen, das um einen genetischen Algorithmus zur Auswahl geeigneter Sanierungsmaßnahmen erweitert wird. Auf Basis umfangreicher Eingangsparameter zum Gebäudebestand, zu konventionellen und modernen Modernisierungs- sowie Regelungsstrategien werden Konfigurationen hinsichtlich Effizienz, Kosten und Treibhausgasemissionen bewertet.