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Mit Hilfe innovativer Methoden zur automatisierten Modellerstellung und dynamischen Simulation von komplexen Energiesystem unterstützt heatbeat Energieversorger, Stadtwerke und Projektentwickler, Energiesysteme im Quartier wie Wärme- und Kältenetze besser zu planen und zu betreiben. Dabei ermöglicht ein modularer Modellansatz die Abbildung besonderer Rahmenbedingungen, Technologievarianten und Betriebsarten. Damit können spezielle Fragestellungen bezüglich der optimalen Systemkonfiguration und Fahrweise auch für innovative Technologien wie in diesem Projekt die Energiesysteme der 5. Generation unter verschiedenen Rahmenbedingungen beantwortet werden.
In TransUrban.NRW wird heatbeat die Planungsphase der Demonstratoren mit Hilfe von dynamischen Simulationen begleiten. Die Planungssimulationen werden nach Umsetzung der Demonstratoren mit realen Daten abgeglichen. Derzeit verfügt heatbeat bereits über erste Projekterfahrungen in der Simulation von Quartieren, die über ein thermisches Netz mit der Ectogrid-Technologie versorgt werden sollen. Die dazu nötigen Modelle stellen einen sehr guten Ausgangspunkt für TransUrban.NRW dar. Gleichzeitig zeigt die bisherige Praxiserfahrung konkreten Bedarf an Innovationen auf, die für die zukünftige Weiterentwicklung von Energiesystemen der 5. Generation nötig sind und in TransUrban.NRW erreicht werden sollen. Der Innovationsbedarf lässt sich dabei in die 3 Schwerpunkte Detailtiefe, Schnittstellen und Simulationsgeschwindigkeit gliedern.
Für die ersten Praxisanwendungen zur Simulation von Ectogrid-Netzen wurden Komponenten- und Systemmodelle entwickelt, die die komplexen Wechselwirkungen zwischen Wärme- und Kältebereitstellung sowie zwischen zentralen Einspeisepunkten und den Gebäuden im Prosumerbetrieb abbilden. Dabei wurden die Modelle in ihrer Detailtiefe auf die konkrete Einzelanwendung zugeschnitten, um die projektspezifischen Fragestellungen zu beantworten. Um darüber hinaus Effizienzpotentiale durch Optimierung zu untersuchen, zu bewerten und nutzbar zu machen, müssen die in der Planung eingesetzten Simulationsmodelle grundlegend weiterentwickelt werden, um innovative Regelkonzepte und das dynamische Verhalten der Komponenten im Kontext des Gesamtsystems deutlich genauer abzubilden. Besonders vielversprechend ist bei dieser Weiterentwicklung der Simulationsmodelle sowohl die Kopplung zum elektrischen Netz als auch zu übergeordneten Regelsystemen (z. B. in der Cloud). Im Rahmen von TransUrban.NRW wird angestrebt, die Simulationsmodelle um Schnittstellen zu erweitern, um eine Kopplung zu Modellen des elektrischen Netzes sowie zu virtuellen Regelsystemen zu ermöglichen. Bezüglich der Simulationsgeschwindigkeit stellen die bisher verwendeten Modelle Prototypen dar, die Simulationszeiten von 15 - 40 Stunden für eine Jahressimulation erfordern. Für eine umfassende Bewertung für eine Vielzahl an denkbaren Systemvarianten im frühen Planungsprozess, die Suche nach optimalen Lösungen und die stetige Anpassung an Änderungen im Planungsstand sind aber deutlich höhere Simulationsgeschwindigkeiten nötig.

Peer-Reviewed

Sonstige Veröffentlichungen (Tagungsbeiträge, Poster etc.)