Bachelorarbeit Alexander Sichwart

 

Energiesystemoptimierung für Stadtquartiere

Input-Output-Schema der Optimierungstools Urheberrecht: EBC Input-Output-Schema der Optimierungstools

Diese Bachelorarbeit behandelt die beiden Energie-Computertools EnergyPLAN und COMPOSE. Diese werden in ihrem Aufbau, ihrer Funktionsweise und ihrer Anwendung auf ein Energiesystem beschrieben und verglichen. Beide Tools sind deterministische Input-Output-Tools, welche ein Energiesystem stark vereinfachen, um auf schnelle und einfache Weise Ergebnisse und Erkenntnisse zu generieren. Diese Ergebnisse sind die Betriebsweisen von Anlagen. Zu den Vereinfachungen zählen zum einen die Anlagen, die hauptsächlich nur durch ihre Kapazitäten und Wirkungsgrade gekennzeichnet sind, und zum anderen die Berechnung auf stündlicher Basis.

Die Optimierungstools werden auf ein Energiesystem angewendet, welches ein thermisch und elektrisch vernetztes Stadtquartier mit Wärme- und Strombedarfen abbilden soll. Gemäß dem Prinzip der dezentralen Energieversorgung werden für das Energiesystem eine Kraftwärmekopplungsanlage, eine Wärmepumpe und ein Warmwasserspeicher gewählt.

Zur Modellierung des Stadtquartiers werden für beide Tools detaillierte Anleitungen gegeben. Anschließend werden die Optimierungsstrategien der Tools anhand der Berechnung des definierten Energiesystems aufgezeigt, verglichen und nach ihrer Eignung für das Energiesystem bewertet. Des Weiteren werden geeignete Anwendungsfälle für das jeweilige Tool vorgeschlagen.

Abschließend werden Berechnungen des Energiesystems über einen Zeitraum von einem Jahr durchgeführt. Die Ziele sind zum einen die Untersuchung des netzentlastenden Potentials des Energiesystems und zum anderen die Planungsunterstützung hinsichtlich der Kapazitäten der Anlagen. Hierzu wird eine einfache Vorgehensweise zur Kapazitätsverbesserung der Kraftwärmekopplungsanlage und der Wärmepumpe vorgestellt. Es wird hierbei zwischen der Kapazitätsreduktion durch den Einsatz des thermischen Speichers und der Änderung der Kapazitätsanteile an der Gesamtkapazität der beiden Anlagen unterschieden.