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Optimierung sektorengekoppelter dezentraler Energiesysteme

Mit der vom Fraunhofer IISB entwickelten Plattform ToSyCo werden sektorengekoppelte dezentrale Energiesysteme optimiert und gesteuert.

Energietechnische Anlagen im Reallabor für dezentrale Energiesysteme am Fraunhofer IISB mit intelligenter Betriebsstrategie; Bild: Anja Grabinger / Kurt Fuchs / Fraunhofer IISB

Für die nachhaltige und effiziente Energieversorgung von Unternehmen sowie auch die Entlastung der Versorgernetze spielen die Energieerzeugung und -speicherung vor Ort sowie das Zusammenspiel verschiedener Energieformen und -technologien eine immer größere Rolle. Zur Optimierung solcher industriellen Energiesysteme reicht die Betrachtung eines einzelnen Bereichs, z.B. der Wärmeerzeugung, nicht aus. Die verschiedenen Energiesektoren sind über Erzeuger und Verbraucher eng gekoppelt, was zu einer hohen Komplexität bei Analyse, Optimierung und Betrieb führt. Änderungen in einem Teilsystem können unerwünschte Auswirkungen auf das Gesamtsystem zur Folge haben. Die Optimierungsziele Effizienzerhöhung, Lastspitzenreduktion und Eigenverbrauchserhöhung führen dabei häufig zu Widersprüchen.

Schematischer Aufbau von ToSyCo (TotalSystemControl)
Schematischer Aufbau von ToSyCo (TotalSystemControl); Bild: Christopher Lange / Fraunhofer IISB


Beim ENERGIEregion-Mitglied Fraunhofer IISB in Erlangen wurde daher die Plattform ToSyCo (TotalSystemControl) zur Simulation und Steuerung sektorengekoppelter Energiesysteme entwickelt und erfolgreich validiert. Die Betriebsstrategie wurde in zwei Ebenen aufgeteilt: Zum einen werden im Rahmen einer globalen Betriebsstrategie übergeordnete Funktionen ausgeführt. Dazu gehören die Lastprognosen der Energiebedarfe, das modellbasierte Fahrplansystem für die Energiespeicher sowie die sektorenübergreifende Lastspitzenreduktion. Auch Preismodelle wie intensive und atypische Netznutzung werden berücksichtigt. Die zweite Ebene beschreibt dagegen die Funktionalität der lokalen Anlagensteuerungen. Beim Ausfall von ToSyCo wird auf eine rudimentäre lokale Betriebsstrategie gewechselt, um den Anlagenbetrieb sicherzustellen. Für das energietechnische Reallabor des IISB konnten durch die Betriebsstrategien aus ToSyCo Einsparpotentiale in Höhe von 25% bezüglich des Leistungspreises und 6,5% hinsichtlich des Arbeitspreises nachgewiesen werden.

Der innovative, über ToSyCo gesteuerte Einsatz eines Blockheizkraftwerks (BHKW) in Kombination mit einem Wärmespeicher sowie einem Batteriesystem für intelligentes Lastmanagement als ein Teil dieses energetischen Gesamtkonzepts wurde jetzt im Juni von der Zeitschrift Energie & Management durch die Wahl zum „BHKW des Monats“ gewürdigt!

Blockheizkraftwerk im energietechnischen Reallabor des Fraunhofer IISB
Blockheizkraftwerk im energietechnischen Reallabor des Fraunhofer IISB; Bild: Kurt Fuchs / Fraunhofer IISB



Text: Fraunhofer IISB

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