Bachelorarbeit Hardy Lottermann

 

Auslegung der Energieversorgung von Liegenschaften mittels genetischer Algorithmen unter Berücksichtigung der Kälteversorgung - Anwendung am Beispiel des Forschungszentrums Jülich

Bachelorarbeit Lottermann Urheberrecht: EBC Installierte Leistungsgrößen der Wärmekofiguration von ökologisch nachhaltigen (Individuum 0) bis ökonomisch rentablen (Individuum 34) Auslegungsvarianten

Ein effizientes und ressourcenschonendes Energieversorgungskonzept von großen Liegenschaften verspricht die Umsetzung eines Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungssystems (KWKK). Der Zusammenschluss diverser Technologien der Energieversorgung in einem gekoppelten Energiesystem kann ökologische sowie ökonomische Vorteile gegenüber einer zentralen Energiebereitstellung aus Großkraftwerken erzielen.

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Methodik zur Auslegung eines integralen KWKK-Systems für Liegenschaften. Für die Wärmeversorgung werden Motor-BHKW, Turbinen-BHKW und Heizkessel zur Spitzenlastabdeckung sowie Kompressions- und Absorptionskältemaschinen für die Kälteversorgung berücksichtigt. Zur Ermittlung einer Reihe von Wärme- und Kältekonfigurationen wird für das Auslegungsverfahren ein multikriterieller genetischer Optimierungsalgorithmus eingesetzt. Als Zielgrößen der Optimierung wird die Minimierung von CO 2-Emissionen und Maximierung des Kapitalwerts definiert. Das implementierte Modell umfasst eine Energiebedarfsanalyse der Kälteversorgung, anhand dessen die Auslegungsoptimierung der Wärmeversorgung durchgeführt wird. Das Resultat der Auslegungsoptimierung besteht aus einer Pareto-Front von optimalen Lösungen in Abhängigkeit der Zielgrößen. Die pareto-optimalen Lösung enthalten für die Wärme- und Kältekonfiguration die Anzahl an eingesetzten Energieversorgern, die Technologieart und -größe sowie die Reihenfolge der Schaltung.

Die Methode wird anhand von unterschiedlichen Versorgungsszenarien am Anwendungsbeispiel des Forschungszentrums Jülich analysiert. In der Auswertung der Ergebnisse konnte festgestellt werden, dass anhand der Pareto-Front Technologiesprünge innerhalb der Wärmekonfiguration feststellbar sind. Die entwickelte Methodik bietet die Möglichkeit, eine Reihe von optimale Lösungen vorzustellen, welche als Entscheidungshilfe für eine alternative Energieversorgungsauslegung dienen können.