Simulative Analyse dezentraler Energieversorgungskonzepte

Projektstatus

Erste Ergebnisse

Drei der vier BHKW, die Strom und Wärme zur Versorgung der Uniklinik Gießen und für das Fernwärmenetz der Stadtwerke erzeugen. © BINE Informationsdienst

Im Projekt SADE entwickeln Wissenschaftler eine Methodik und die Werkzeugumgebung womit sich energietechnische Netzwerkszenarien auf virtueller Ebene modellieren, simulieren und analysieren lassen. Dies soll Planung und Betrieb wirkungsvoll unterstützen. So können Fragestellungen zur Strukturierung, Dimensionierung und Konfiguration der Teilnehmer und des Netzwerkverbunds auf virtueller Ebene anhand von Rechnermodellen untersucht werden. Auch Steuerungsstrategien können unter verschiedenen Umgebungsbedingungen (z.B. Wetterlage, Ausfall von Akteuren, Unter- und Überlastsituationen, etc.) einer detaillierten Analyse unterzogen werden, ohne Risiko hinsichtlich Kosten und Versorgungssicherheit.

Simulationsmodell eines Blockheizkraftwerk-Systemszenarios. © ASUE e.V. SenerTec

Darauf aufbauend sollen Steuerungskonzepte für den optimierten Betrieb einzelner Teilnehmerknoten sowie des gesamten Netzwerkverbunds abgeleitet und im Kontext realer Anwendungsszenarien untersucht werden. Die Projektarbeiten werden durchgeführt in Zusammenarbeit der Hochschule Albstadt-Sigmaringen (Fokus im Projekt: Aufbau von Modellierungs- und Simulationstechnologie), der Albstadtwerke GmbH (Fokus im Projekt: Anforderungsgeber, Applizierung und Validierung der entwickelten Methoden), der GridSysTronic GmbH (Fokus im Projekt: Bereitstellung von Steuerungstechnologie für energietechnische Systeme) sowie der Universität Tübingen (Fokus im Projekt: Entwicklung Cyber-Physical-Systems).

Im Rahmen der bisherigen Projektarbeiten wurde eine Methodik zur Modellierung und Simulation energietechnischer Komponenten und Systeme entwickelt. Auf deren Basis wurden hochakkurate Komponentenmodelle, etwa für ein Blockheizkraftwerk-Systemszenario, erstellt (Abbildung 1).

Entwickelte Werkzeugumgebung. © ASUE e.V. SenerTec

Weiter wurde eine Werkzeugumgebung zur Simulation energietechnischer Szenarien aufgebaut, die es ermöglicht, in automatisierter Weise aufbereitete Messreihen des Messdatenservers (und anderer Quellen) in den Simulationsprozess einzuspeisen (Abbildung 2). Daraus resultiert eine hochflexibel Laufzeitumgebung, die es einerseits erlaubt, komplexe Systemszenarien auf (rein-) virtueller Ebene mit maximaler (nur durch die zugrunde liegende Rechnerhardware begrenzter) Simulationsgeschwindigkeit zu unter¬suchen, andererseits aber auch den Betrieb realer Anla¬gen im Zusammenspiel mit simulierten (und auf Realzeit „gebremsten“) Anlagenmodellen in einem gemischt-real/virtuellen Szenario zu betrachten. Letzteres ermöglicht beispielsweise, reale Anlagen in einer komplexen (und nicht oder nur teilweise real existierenden) Umgebung unter variierenden Betriebs- und Umgebungsbedingungen zu unter¬suchen und daraus Erkenntnisse hinsichtlich deren Konfiguration und Steuerung abzuleiten.

Einbettung in eine skalierbare Simulationsmethodik. © ASUE e.V. SenerTec

Im weiteren Verlauf der Projektarbeiten soll der Ansatz in eine skalierbare Methodik eingebettet werden, die eine Abstraktion der Modellsicht unter Erhalt einer hohen Simulationsperformanz unterstützt. Dies liefert ein Framework, welches es erlaubt, auf unterschiedlichen Modellebenen unterschiedliche Fragestellungen unterschiedlicher Stakeholder systematisch zu untersuchen (Abbildung 3) – etwa auf hoher Abstraktionsebene betreffend den Betriebskosten und der Rentabilität von Abrechnungsmodellen (Sichtweise des Netzbetreibers) oder auf tieferer Abstraktionsebene betreffend einer adäquaten Konfiguration und Steuerung einzelner Teilnehmerknoten oder Netzabschnitte (Sichtweise des Steuerungstechnologie-Providers).

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