Objektorientierte Simulation und Dynamische Optimierung von Energieversorgungsanlagen auf der Basis regenerativer Energien

Die vorliegende Arbeit ist auf der dynamischen Optimierung von Energieversorgungsanlagen mit regenerativen Energien, insbesondere von Solaranlagen, ausgerichtet. Das Ziel ist dabei, Modelle zu entwickeln, die die Bewirtschaftung vorhandener bzw. zu entwickelnder Wärmeversorgungsanlagen simulieren können. Im Vorfeld einer Anlageninvestition ist damit die Darstellung der wirtschaftlichen Gesamtproblematik (Investitionskosten, Betriebskosten, Steuern und Subventionen) besser zu beurteilen. Die Lösung der gestellten Aufgabe und die hierzu erforderlichen theoretischen wissenschaftlichen Grundlagen erfolgte auf der Basis von vorhandenen und neu entwickelten Modellen. Es wurde eine neue Komponentenbibliothek zur Anlagentechnik und der Anlagenumgebung (Wetterdaten) erstellt. Die Realisierung der Bibliothek wurde mit Dymola/Modelica unter der Bezeichnung „RECOMB“ (Renewable Energy Components MOdelling OptiMization of Building) durchgeführt. Für die dynamische Optimierung wurde die Bibliothek RECOMB in Verbindung mit dem Optimierer HQP eingesetzt. Gezielt wurden hierbei die Solaranlagen mit Ein- und Zweispeichersystemen untersucht. Im Vergleich zur konventionellen Regelungstechnik mit Zweipunktreglern weisen die Ergebnisse auf der Basis dynamisch optimierter Anlagen auf erhebliche Einsparpotentiale an fossilen Energien (Gas- und Elektroenergie) hin. Durch die nachweisbare verbesserte Wirtschaftlichkeit von Solaranlagen lassen sich die Amortisationszeiten senken und Investitionsvorhaben sind ohne Subventionen möglich.