Projektgruppe Hardwarebasierte Simulation energieautonomer Gebäude

Zeitraum: SoSe 2014 und WiSe 2014/15

Vision

Die Projektgruppe „Hardware-basierte Simulation energieautonomer Gebäude“ verfolgt
die Vision, ein Energiemanagementsystem für ein aus mehreren Komponenten
bestehendes Simulationssystem zu entwickeln, das eine Eigenverbrauchsoptimierung
durchführt. Die Komponenten bestehen aus Energieerzeugern, -speichern und -
verbrauchern als Teil des simulierten Gebäudes. Die Energieerzeuger zur Versorgung
des Gebäudes mit elektrischer Energie sind Photovoltaik-Anlagen und/oder Blockheizkraftwerke,
die zusätzlich thermische Energie erzeugen. Als Speicher stehen
Energiespeicher und thermische Speicher, sogenannte Puerspeicher, zur Verfügung.
Die Verbraucher werden unterteilt in nicht-steuerbare Verbraucher, die die Grundlast
bilden, und steuerbaren Verbrauchern. Bei dem Gebäude soll es sich weder um einen
Industriebetrieb, noch um einen Privathaushalt handeln, sondern allgemein um ein
großes Gebäude mit gegebenen Wärmebedarf, hohem Stromverbrauch und steuerbaren
Verbrauchern innerhalb des Gebäudes. In Frage kommt unter Anderem die
Simulation eines Krankenhauses, einer Schule oder eines Hotels.

Für die hardware-basierte Simulation soll von der Projektgruppe ein Simulationssystem
erstellt werden, welches für beliebige Szenarien mit unterschiedlichen
Rahmenbedingung die Eigenverbrauchsoptimierung durchführt. Es sollen unterschiedliche
Gebäude hinsichtlich des Zwecks und der Größe unter frei wählbaren
Wetter- und Klimabedingungen analysierbar sein. Auch sollen individuell weitere
Energieverbraucher innerhalb des Gebäudes manuell hinzugefügt oder entfernt werden
können. Ein solches Szenario beinhaltet somit die Kenndaten des definierten
Gebäudes, also Grundlast bezüglich Strom- und Wärmebedarfs, Eigenschaften über
die steuerbaren Verbraucher und die dezentralen Energieerzeuger und -speicher in
der Simulation. Dazu gehört unter Anderem die Dimensionierung der Energieanlagen,
das heißt Angaben darüber, wie viel elektrische und thermische Energie durch
die Anlagen bereitgestellt werden können. Des Weiteren werden zwei Wetterdatenquellen
für das Szenario verwendet. Die erste besteht aus Vorhersagedaten, welche
zur Berechnung von Einspeisedaten und Lastprognosen genutzt werden. Die zweite
Quelle liefert reelle Wetterdaten, die von den Vorhersagen abweichen können.

Mit dem Start der Simulation soll durch das entwickelte Energiemanagementsystem
ein Ablaufplan, der sogenannte „Fahrplan“, für die Energieversorgung berechnet
werden, der in 15 minütiger Taktung in Abhängigkeit von veränderten Lastbzw.
Wetterdaten aktualisiert/angepasst wird. Ziel der Fahrplanerstellung ist die Eigenverbrauchsoptimierung zur Minimierung der Energiebezugskosten im Rahmen der definierten Simulationsdauer. Das Ergebnis soll hinsichtlich der Fragen evaluiert werden können, was das Energiemanagement im Bezug auf ein Szenario bewirkt habe, ob dem öentlichen Stromnetz mehr Energie im Vergleich zum ungesteuerten Ablaufplan entnommen werden musste oder welche Parameter beziehungsweise Konfiguration im Vergleich verschiedener Szenarien einen positiven Einfluss auf das erzielte Ergebnis hatte.

Kontakt

Tobias Kölker

E-Mail: tobias.koelker(at)informatik.uni-oldenburg.de