Strukturoptimierung von Energieversorgungssystemen – am Beispiel von Industrieparks

Im Mittelpunkt des Projektes steht die Entwicklung eines Werkzeuges, das im Zuge steigender Energiekosten bei der ressourcenschonenden Planung der Energieversorgung von Industrieparks oder zur Verbesserung der Effizienz von bestehenden Energieversorgungsstrukturen eingesetzt werden kann. Hierbei ist das Ziel, auch für sehr komplexe Industriestandorte mit einer unüberschaubaren Vielfalt an Kombinationen und Auslegungen an Versorgungsvarianten eine optimale Versorgungsstruktur zu erhalten. So gelingt es bereits in der frühen Planungsphase, in der nur geringfügig höhere Investitionskosten für eine verbesserte Energieeffizienz notwendig sind, alle Anlagen zu optimieren und Stoff- und Energieströme sinnvoll zu koppeln (z. B. Abwärmenutzung).

Es werden verschiedene Energieformen (elektrische Energie, Wärme und Kälte) auf unterschiedlichen Temperaturniveaus sowie unterschiedliche Versorgungsvarianten (Kessel, BHKWs, Kältemaschinen u. a.) betrachtet. Zusätzlich werden die Kosten für die Verlegung von Trassen in einem integrierten Topographieeditor berücksichtigt.

Der Nutzer gibt die Energiebedarfe und eine mögliche Superstruktur (max. Anzahl und Art der am Standort theoretisch möglichen Versorgungskomponenten) vor und bekommt dann je nach Fragestellung eine Kosten- oder CO2-optimale Lösung vom Strukturoptimierer vorgeschlagen. Dabei kann die optimale Lösung unter Umständen auch Technologien enthalten, die bei einer begrenzten Anzahl an Varianten, die ohne Optimierer gerechnet werden können, vielleicht von vorneherein ausgeschlossen worden wären.

Zur Einschränkung des Rechenaufwandes wird auf die verwendeten Bedarfszeitreihen ein Kompressionsalgorithmus angewendet. Für die Optimierung werden linearisierte mathematische Anlagenmodelle verwendet, die in dem Softwarewerkzeug Top-Energy über einen eingebundenen MILP-Optimierungsalgorithmus gelöst werden.

Das Vorgehen wird anhand von Anwendungsbeispielen aus der Praxis validiert.

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Energie sparen in Gewerbe- und Industrieparks >

 

Das Projekt wird im Rahmen des 5. Energieforschungsprogramms der Bun- desregierung durch das Bundesmi- nisterium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert.

Projektträger:
Jülich (PTJ), Energieeffizienz in In-
dustrie und Gewerbe

 
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