_Gebäudetechnik

Für die Optimierung von industriellen Energiesystemen reicht die Betrachtung eines einzelnen Bereichs, zum Beispiel der Wärmeerzeugung, nicht aus. Denn Verbesserungen in einem Teilsystem führen in Bezug auf das gesamte System nicht unbedingt zu Effizienzerhöhungen und wirtschaftlichen Vorteilen. Zudem stehen die unterschiedlichen Optimierungsziele Effizienzerhöhung, Lastspitzenreduktion und Eigenverbrauchserhöhung nicht selten in Widerspruch zueinander. Für die ganzheitliche Optimierung muss deshalb stets das vollständige System betrachtet werden. Mit der am Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in Erlangen entwickelten und erfolgreich validierten Software-Plattform ToSyCo (TotalSystemControl) ist die Simulation eines solchen sektorengekoppelten Energiesystems mit verschiedenen Optimierungszielen möglich.

Die Energiesysteme vieler Industrie- oder Produktionsbetriebe zeichnen sich dadurch aus, dass neben elektrischem Strom noch weitere Energieformen benötigt werden. Für die Beheizung, Luftaufbereitung oder auch für einzelne Prozesse wird Wärme auf verschiedenen Temperaturniveaus genutzt. Daneben ist aber auch Kälte notwendig, zum Beispiel für Klimatisierung und Prozesskühlung. Andere Anwendungen im Produktionsbereich werden mit Dampf, Druckluft oder Vakuum versorgt. Diese  einzelnen Energieformen und -netze sind über Erzeugungsanlagen und Verbraucher eng miteinander gekoppelt, was zu einer Abhängigkeit der Teilsysteme voneinander führt.

Mithilfe der neuen Software-Plattform werden die  Zusammenhänge zwischen den (Teil-)Systemen identifiziert, intelligente Betriebsstrategien entwickelt und Optimierungsmaßnahmen validiert. Dabei stützt sie sich auf ein Energiemonitoringsystem, in dem alle energierelevanten Daten zusammenlaufen. Im Reallabor integrierten die Forscher verschiedene Anlagen in die Systemkontrolle ToSyCo: Ein Batteriespeichersystem mit einer Kapazität von 60 kWh, ein Großkältespeicher mit einem Volumen von 80 m³, ein Blockheizkraftwerk mit einer elektrischen Leistung von 150 kW und einer Wärmeleistung von 210 kW, zwei Wärmespeicher mit jeweils 12 m³ Volumen sowie eine Wärmepumpe mit einer Wärmeleistung von 50 kW. Die somit erzielten Einsparpotenziale betrugen 25 Prozent bezüglich des Leistungspreises und 6,5 Prozent hinsichtlich des Arbeitspreises.

Die Algorithmen aus der Software-Plattform können auf andere Energiesysteme adaptiert und in diese implementiert werden.

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