Living Lab Energy Campus (LLEC) Experimentalgebäude

Blick auf die drei LLEC-Experimentalgebäude (links) und das SEnSSiCC-Gebäude (rechts). (Foto: Markus Breig, KIT)

In der Helmholtz-Forschungsinfrastruktur (FIS) Living Lab Energy Campus wurde der Bau dreier Experimentalgebäude mit identischer Gebäudehülle und großzügiger Instrumentierung, aber verschiedenen regelbaren Heizsystemen, realisiert. Die drei Experimentalgebäude ermöglichen die Forschung an einer selbsteinstellenden Prozessführung zur netzdienlichen Regelung für Gebäudeheizungen und deren Validierung in einem Echtteileexperiment. Durch eine verbesserte Prozessführung sparen alle mit solch modernen Reglern ausgestatteten Heizungsanlagen unmittelbar Energie. Strombasierte Heizungsanlagen mit netzdienlichen Regelungen erbringen außerdem Systemdienstleistungen im Stromnetz.

Forschungsthemen und Zielsetzung

Reale Erprobung beliebiger Betriebsszenarien durch hohe Flexibilität der Experimentalgebäude
Selbsteinstellende Prozessführung zur netzdienlichen Regelung für Gebäudeheizungen und Validierung in Echtteileexperimenten
Betrieb eines kompletten Gleichstromhauses

Ausstattung

Wärmepumpenhaus

Luft-Wasser-Wärmepumpe
Sole-Wasser-Wärmepumpe
Abluftmodul für Sole-Wasser-Wärmepumpe
Anschluss ans Fernwärmenetz
Wärmeschichtspeicher
Photovoltaik-Anlage
Batteriespeicher (AC, dreiphasig, 15 kWh)
Ladestationen (auch V2G)
Batterieelektrische Fahrzeuge

Stromhaus

Elektro-Zusatzheizung
Elektrische Fußbodenheizung zur Bauteilaktivierung
Thermische Solaranlage
Anschluss ans Fernwärmenetz
Wärmeschichtspeicher

Gas2Heat-Haus

Gasbrennwerttherme
Erdgas-Brennstoffzelle
Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung
Anschluss ans Fernwärmenetz
Wärmeschichtspeicher
Photovoltaik-Anlage
Batteriespeicher (DC, einphasig, 5,2 kWh)
Ladestationen (auch V2G)
Küche mit Gleichstromgeräten

Wettermessstation

Solare Strahlung
Außentemperatur
Windgeschwindigkeit
Luftdruck
Windrichtung
Luftfeuchtigkeit
Wolkenbedeckungsgrad
Niederschlagsmenge
Helligkeit

Messsensorik

Thermische Messungen (Raumluft, Wände, Decken, Estrich, oberflächennahe Geothermie, Schichtspeicher, Wärme- und Kälteerzeuger, Außentemperatur, u-Wert, Raumfeuchte, CO₂, Wärmemengenzähler Heizkreis, ...)
Elektrische Messungen (Strom, Spannung, Frequenz, ...)
Hydraulische Messungen (Volumenströme über Heizkreis, Massenströme über Heizkreis, Differenzdrücke über Heizkreis)

Ausgewählte wissenschaftliche Publikationen

2024

Langner, F.; Kovačević, J.; Zwickel, P.; Dengiz, T.; Frahm, M.; Waczowicz, S.; Çakmak, H. K.; Matthes, J.; Hagenmeyer, V. (2024). Coordinated price-based control of modulating heat pumps for practical demand response and peak shaving in building clusters. Energy and Buildings, 324, 114940. doi:10.1016/j.enbuild.2024.114940

2023

Beichter, S.; Beichter, M.; Werling, D.; Galenzowski, J.; Weise, V.; Hildenbrand, C.; Wiegel, F.; Mikut, R.; Waczowicz, S.; Hagenmeyer, V. (2023). Towards a Real-World Dispatchable Feeder. 2023 8th IEEE Workshop on the Electronic Grid (eGRID), Karlsruhe, Germany, 16-18 October 2023, 1–6, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/eGrid58358.2023.10380834

2022

Zwickel, P.; Frahm, M.; Galenzowski, J.; Hafele, K.-H.; Maass, H.; Waczowicz, S.; Hagenmeyer, V. (2022). Demand Response in Smart Districts: Model Predictive Control of Building Cooling. 2022 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe (ISGT-Europe), 1–6, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/ISGT-Europe54678.2022.9960608

Kontaktpersonen

Luigi Spatafora
Leiter der Living Lab Energy Campus Experimentalgebäude (LLEC)

+49 721 608-28453luigi spatafora ∂does-not-exist.kit eduiai.kit.edu206668 Campus Nord

Dr.-Ing. Simon Waczowicz
Leiter des Fachgebiets Research Platform Energy

+49 721 608-24918simon waczowicz ∂does-not-exist.kit eduwww.iai.kit.edu/RPE.php207668 Campus Nord