Bachelorarbeit Vincenz Regener

 

Betriebsoptimierung des Kühlsystems einer 5MW Batteriespeicheranlage

Ziel der Arbeit ist die simulationsgestützte Betriebsoptimierung des Kühlsystems einer 5MWBatteriespeicheranlage.
Die Anlage M5BAT ist ein Gemeinschaftsprojekt des E.ON Energy Research
Center, des Instituts für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft an der RWTH-Aachen sowie
mehreren Industriepartnern. Besonders vor dem Hintergrund der Energiewende und der damit
ansteigenden Volatilität im Strommarkt sollen Batteriespeichersysteme Netzstabilität sicherstellen
und somit den Ausbau erneuerbarer Energien weiter forcieren. Umdie optimale Betriebstemperatur
verschiedener Batterietypen innerhalb der Anlage zu gewährleisten, wurde ein Kühlsysteminstalliert,
dessen Betriebseinstellung in dieser Arbeit genauer untersuchtwird.Dabei werden
basierend auf derMethodik der statistischen Versuchsplanung mehrere Testfelder erstellt, umdie
Anlage mit verschiedenen Betriebsparametern zu simulieren.Durch Auswertung der Simulationsdaten
können die Einflüsse der Betriebsparameter auf die gesamte Anlage deutlich gemacht werden.
Überdies werden die Daten als Stützstellen verwendet, um stetigeMetamodelle zu erzeugen,
die die Zusammenhänge innerhalb desModells simplifizieren und eine ressourcenschonende gradientenbasierte
Optimierung ermöglichen. Neben dem Energieverbrauch des Kühlsystems gelten
außerdem die Regelgüte und die Lebensdauer als zu optimierende Qualitätsmerkmale. Nach einer
Gewichtung dieser Größen werden die Metamodelle des Systems verwendet, um eine skalare
Bewertungsfunktion zu erstellen, deren Extrema die optimalen Betriebspunkte darstellen sollen.
Gekoppelt mit einem hierarchischen Verfahren zur Aufteilung des Kühlkreislaufs in kompakte
Subsysteme liefert dieser Ansatz eine Einstellungsempfehlung für die Parameter des Systems.