Energiesystemsimulationen zur Entscheidungsunterstützung – am Beispiel eines CO2 neutralen und energieautarken Quartiers in Wien

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit untersucht die Machbarkeit der Entwicklung einer CO2-freien und energieautarken Siedlung mit urbaner Produktion auf einem ehemaligen Industrieareal in der Lastenstraße 19, 1230 Wien, durch die STRABAG Real Estate.Das Areal erstreckt sich über 1,5 Hektar, wovon 24.000 m2 BGF für Wohnnutzungen und 6.000 m2 BGF für produzierendes Gewerbe vorgesehen sind.Der CO2-freie Betrieb wird primär durch die Nutzung von Erdwärme zur Gebäudebeheizung angestrebt. Die erforderlichen Wärmepumpen erhöhen den Strombedarf im Vergleich zu konventionellen Methoden der Wärmeversorgung,weshalb eine lokale Stromerzeugung mittels Photovoltaik vorgesehen ist. Um Schwankungen in der Stromverfügbarkeit auszugleichen, wird eine "Organic Solid Flow Battery" zur Sicherung der Energieautarkie implementiert.Die architektonische Gestaltung der Siedlung orientiert sich an dem Raum-in-Raum-Konzept der Akademie Mont-Cenis in Herne, wobei die Integration von Photovoltaik in einem durchgehenden Dach vorgesehen ist.Im Rahmen dieser Arbeit wird die Realisierbarkeit eines saisonalen Stromspeichers in Form einer Batterie für die Siedlung in der Lastenstraße untersucht. Die Ergebnisse der Simulation einer 383 kWp PV-Anlage am Dach zeigen eine Deckung des järhlichen Strombedarfs der Siedlung. Ein autarker Betrieb wird durch einen Stromspeicher mit einer Kapazität von 100 MW und 300 kW Leistung erreicht. Die Bilanz der Treibhausgasemissionen ergibt Klimaneutralität sowohl mit als auch ohne Speicher.Die Erkenntnisse dieser Diplomarbeit dienen als erste Grundlage für die Entscheidungsfindung in der frühen Konzeptphase der Siedlung Lastenstraße.Weitere Untersuchungen sollten unterschiedliche Speichertechnologien unter Berücksichtigung zusätzlicher Faktoren wie Kosten weiter evaluieren.

This diploma thesis examines the feasibility of the development of a CO2-free and energy self-sufficient settlement with urban production on a former industrial site at Lastenstraße 19, 1230 Vienna, by STRABAG Real Estate. The site extends over 1.5 hectares, of which 24,000 m2 GFA are reserved for residential use and 6,000 m2 GFA for manufacturing.CO2-free operation is primarily aimed for by using geothermal energy to heat the buildings. The required heat pumps increase the electricity demand compared to conventional methods of heat supply, which is why local electricity generation using photovoltaics is planned. To compensate for fluctuations in the availability of electricity,an "Organic Solid Flow Battery" will be implemented to ensure energy self-sufficiency.The architectural design of the development is based on the room-in-room concept of the Mont-Cenis Academy in Herne, with the integration of photovoltaics in a continuous roof above the site.This thesis examines the feasibility of a seasonal electricity storage system in the form of a battery for the Lastenstraße housing estate. The results of the simulation of a 383kWp PV system on the roof show that the annual electricity demand of the estate can be covered. Self-sufficient operation is achieved by an electricity storage system with a capacity of 100 MW and 300 kW output. The balance of greenhouse gas emissions results in climate neutrality both with and without storage.The findings of this diploma thesis serve as an initial basis for decision-making in theearly concept phase of the Lastenstrasse housing estate. Further studies should continue to evaluate different storage technologies, considering additional factors suchas costs to further investigate feasibility.