Bachelorarbeit Nils Heyermann

 

Energieversorgung von Stadtraumtypen

Pareto-Front Urheberrecht: EBC Pareto-Front und zugehörige Entscheidungsmatrix

Die globale Herausforderung der Reduzierung des Ausstoßes von Treibhausgasemissionen erfordert Maßnahmen in allen Bereichen der Energiewandlung. Einen signifikanten Anteil am Endenergiebedarf haben Gebäude, weshalb sich eine detaillierte Analyse als sinnvoll erweisen kann. Um die Betrachtung komplexer Quartiere zu vereinfachen, können energetische Stadtraumtypen verwendet werden.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird untersucht, wie die Energieversorgung ausgewählter Energetischer Stadtraumtypen (EST) optimiert werden kann. Zunächst müssen die Stadtraumtypen in Form repräsentativer Stadtquartiere modelliert werden. Sie enthalten sowohl die Lage der Straßen und Gebäude, als auch gebäudespezifische Angaben wie beispielsweise den jährlichen Heizenergiebedarf und die Bewohnerzahl. Die Zielfunktionen der Optimierung sind der CO2 Ausstoß und die jährlichen Kosten bezogen auf einen Abschreibungszeitraum. Die Modellierung und Optimierung wird mithilfe der institutsinternen Python Pakete „PyCity“, „PyCity_Calc“ und „PyCity_Opt“ durchgeführt.

Auf Basis der Optimierungsergebnisse wird jeweils eine Pareto-Front erstellt, welche den Verlauf der jährlichen Kosten über den Treibhausgasemissionen darstellt. Weiterhin wird eine Entscheidungsmatrix erstellt. Diese enthält mögliche Energiesystemkonfigurationen und zeigt prozentuale Änderungen der Zielfunktionen ausgehend von einem zugehörigen Referenzsystem. Mithilfe dieser Aufarbeitung der Ergebnisse soll Entscheidungsträgern die Möglichkeit gegeben werden, ohne umfangreiche Vorkenntnisse und eigens durchgeführte Optimierungen einen Vorschlag für eine Treibhausgas und Kosten optimale Lösung auszuwählen.

Das primäre Ziel ist eine schnelle und einfache Möglichkeit zu schaffen, um die Optimierungspotenziale eines vorhandenen Systems unter klima- und kostenwirksamen Aspekten aufzuzeigen.