Methodisches Vorgehen
Da die Flexibilisierung von Kälteversorgungsanlagen sowohl für das Energiesystem als auch für den Betreiber der Kälteanlage zielorientiert erfolgen soll, ist es elementar, dass kein statisches Flexibilitätspotenzial bestimmt wird, sondern anwendungsorientierte und zeitlich hoch aufgelöste Betrachtungen durchgeführt werden. D.h. es ist der dynamische Betrieb von Kälteversorgungsanlagen zu betrachten, welcher im Spannungsfeld stattfindet zwischen dem zeitlichen Kältebedarfsprofil einer Kälteanwendung, welches zu jedem Zeitpunkt gedeckt werden muss, und dem zeitlich verschobenen Betrieb der Kältemaschine aufgrund definierter ökonomischer oder ökologischer Anreize. Dies ist nur möglich, indem konkrete Kälteanwendungen als Ausgangsbasis für die Modellrechnungen genutzt werden.
Aufgrund dessen erfolgten die Szenarienrechnungen zur Bestimmung des Flexibilitätspotenzials im FlexKaelte-Projekt anhand von zehn realen Standorten, die eine möglichst hohe Bandbreite an unterschiedlichen Kälteanwendungen abdecken. Für diese Standorte wurden jeweils Ganzjahreszeitreihen des thermischen Kältebedarfs in viertelstündlicher zeitlicher Auflösung benötigt. Für einige Standorte konnten entsprechende Ganzjahres-Messdaten von den Betreibern erhalten oder selbst erhoben werden. Für andere Standorte waren lediglich Messungen von wenigen Monaten möglich. Für diese Standorte wurden Ganzjahres-Zeitreihen generiert unter Nutzung der Daten aus den kürzeren Messzeiträumen sowie dem in FlexKaelte entwickelten Lastganggenerator für Kältebedarfsprofile.
Darüber hinaus wurde ein mathematisches Betriebsoptimierungsmodell entwickelt, welches das Ganzjahres-Kältebedarfsprofil als Input nutzt und dazu dient, den Betrieb der Kälteerzeugungsanlagen sowie des Kältespeichers abzubilden. Für das Referenzszenario wurde jeweils angenommen, dass kein Kältespeicher existiert und die Kältemaschine so betrieben wird, dass in jeder Viertelstunde die Kältenachfrage exakt gedeckt wird. Im optimierten Betrieb wird dagegen der Betrieb der Kältemaschine anhand von externen Signalen (bspw. Strompreis oder CO2-Faktor des bezogenen Stroms) optimiert. Die Auswertung der Flexibilität erfolgt schließlich immer im Vergleich des optimierten Betriebs mit dem Referenzbetrieb. Hierbei können sowohl die Zielfunktionswerte, bspw. die resultierenden, jährlichen Strombezugskosten oder CO2-Emissionen, aber auch weitere Betriebskennzahlen (bspw. eingesetzte Endenergie oder Vollaststunden) bzw. verschiedene Kennzahlen zur Quantifizierung der Flexibilität verglichen werden. Dieses Vorgehen wird in der folgenden Abbildung übersichtlich dargestellt.
