Simulation intelligenter Energiesysteme

Vom Smart Home bis zur intelligenten Versorgung ganzer Stadtquartiere mit regenerativen Energiesystemen: Planen und Optimieren Sie komplexe Systeme aus Energiequellen, Verteilung, Speichern und Verbrauchern (in Haushalten oder Industrieanlagen) zuverlässig und effizient mit Systemsimulation.

Zukunftsfähige Energiesysteme: Dezentrale Energieerzeugung und dezentrale Energiespeicherung mit Sektorkopplung

Die Idee der klimaneutralen Stromerzeugung und Wärmeversorgung mit erneuerbaren Energien gewinnt weltweit an Bedeutung. Mit zunehmender Integration regenerativer Energiequellen für die Strom- und Wärmeerzeugung sowie dem Ziel die zur Verfügung stehende Energie mit möglichst geringen Verlusten zu nutzen, steht die Energiebranche vor einem Wandel: Anstatt einer weitgehend zentralisierten Stromversorgung wie in den vergangenen Jahrzehnten, beruhen viele moderne Ansätze auf einer Energieversorgung mit kleineren, dezentralen Anlagen. 

Um Netzausbaukosten gering zu halten und Übertragungsverluste zu reduzieren, werden Energiespeicher als Bestandteil eines Energieversorgungssystems immer wichtiger. Für Betreiber z. B. von Solar- oder Windkraftanlagen oder eines Blockheizkraftwerks sind Energiespeicher wichtig, um ungünstige Verhältnisse zwischen Einspeisevergütung und Strombezugskosten auszugleichen. Im Zusammenspiel von Windkraft, Solarenergie und Speichern lassen sich zudem virtuelle Kraftwerke realisieren um zum Beispiel Regelenergie bereitzustellen.

Um den Wirkungsgrad zwischen Primärenergie und tatsächlich nutzbarer Energie zu erhöhen, müssen die Sektoren Stromversorgung, Wärmeversorgung und Verkehr gemeinsam betrachtet werden.

Sie möchten den Einfluss des Verbraucherverhaltens auf vielschichtige Energiesysteme simulieren?

Henryk Haufe, Mario Stelzmann, Ulrich Moeller und Stephan Schönfelder von der HTWK Leipzig zeigen in Ihrem Fachbeitrag „Occupant behavior of a plus energy building regarding monitoring and standard values“ eine Lösung mit Monitoringdaten und SimulationX.

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Anwendungen

Systeme zur Energieversorgung mit Systemsimulation entwerfen, auslegen und testen

Kombiniert man Strom-, Wärme- und Mobilitätssysteme, wird das System schnell komplex. Mit Systemsimulation behalten Sie den Überblick und erhalten bereits in der Planungsphase zuverlässige Informationen über den Return on Investment. Sie vergleichen schnell und effektiv alternative Technologien passgenau für die individuellen Randbedingungen Ihres Projekts und legen alle Komponenten zielgerichtet aus.

Kombinierte Strom- und Wärmeversorgung – Mit Sektorkopplung durch die Energiewende

Strom- und Wärmerzeugung sowie deren Transport und Speicherung bilden häufig ein zusammenhängendes System. Zum Beispiel bei Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), Nutzen von Abwärme oder „Power to Heat“ in Form von Wärmepumpen und Elektroheizungen. Plant man die Strom- und Wärmeversorgung gemeinsam, lassen sich Energieverluste verringern und wirtschaftliche Synergieeffekte erzielen. So ist es in vielen Fällen sinnvoll, überschüssigen Strom in Form von Wärme zu speichern. Konventionelle Planungs- und Auslegungsmethoden stoßen bei komplexen Strom- und Wärmesystemen jedoch schnell an ihre Grenzen. Mit spezifischen Lösungen in SimulationX bewahren Sie den Überblick selbst über komplexe Energiesysteme mit Sektorkopplung. Sie verstehen den Einfluss jeder Komponente, erhalten wichtige Informationen für das Auswählen der richtigen Technologie und Komponenten und testen Ihr Konzept anhand zuverlässiger Simulationen.

Sie beschäftigen sich mit Nahwärmenetzen in Verbindung mit Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmepumpen?

Torsten Schwan und René Unger von EA Systems Dresden beschreiben in ihrem Fachbeitrag „Holistic district heating grid design with SimulationX/Green City“ die Grundlagen der Simulation von Nahwärmenetzen und zeigen Ihnen die Vorteile dieses neuen Ansatzes.

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Simulation regenerativer Energiesysteme gekoppelt mit E-Mobility

Betrachtet man Energiesysteme ganzheitlich, sind Elektrofahrzeuge ein wichtiger Bestandteil: Als Energieverbraucher, als Energiespeicher und als Energiequellen. Untersuchen Sie den Einfluss von Rekuperation in Ihr Stromnetz. Nutzen Sie elektrisch betriebene Fahrzeugflotten als mobile Energiespeicher und passen Sie die Ladezeiten an das Stromangebot an. Auch Ladestationen mit eigener Energieversorgung lassen sich schnell und übersichtlich mit SimulationX modellieren, simulieren und analysieren.

Virtuelle Inbetriebnahme von Smart Homes: Schneller zur fertigen Lösung

Smart Homes versprechen eine hohe Wohn- und Lebensqualität bei effizienter Nutzung der zur Verfügung stehenden Energie. Durch intelligente Steuerung lassen sich regenerative Energien optimal integrieren und somit der CO2-Fußabdruck deutlich senken. Jedoch ist jedes Gebäude individuell – schon durch unterschiedliche Nutzung und durch die klimatischen Bedingungen am Standort. Mit einem virtuellen Funktionsmodell der Energiesysteme und Verbraucher (inkl. Nutzerverhalten) Ihres Gebäudes entwickeln, testen und optimieren Sie individuelle Gebäude Management Systeme (Building Management Systems - BEMS) schon bevor der Bau fertig gestellt ist. Unterschiedliche klimatische Szenarien und Jahreszeiten lassen sich nach Belieben einstellen und Sie erhalten zuverlässige Informationen über den Wirkungsgrad der Energieversorgung für beliebige Randbedingungen. Ist der Bau des Gebäudes und die Installation aller Systeme abgeschlossen, lässt sich die am virtuellen Modell getestete Regelungsstrategie direkt auf das Gebäude Management System übertragen.

Entwerfen Sie Smart Homes am virtuellen Systemmodell!

Wessam El-Baz, Christian Kandler, Patrick Wimmer, Mark Windeknecht und Peter Tzscheutschler von der TU München beschreiben in Ihrem Fachbeitrag „Practical experiences with smart homes modeling and simulation“ unterschiedliche Ansätze um Gebäude z. B. in Demand Side Management (DSM) einzubinden.

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Sie entwickeln oder implementieren Gebäude Management Systeme?

Im Forschungsprojekt „enerMAT“ – gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) – hat ESI ITI mit Partnern einen Workflow entwickelt, um energiesparende Gebäudesteuerungen und Automatisierungslösungen virtuell in Betrieb zu nehmen. Profitieren auch Sie von dieser Technologie!

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Entwickeln, Testen und Auslegen von Anlagen (z. B. Speicher) anhand realistischer Szenarien

Es ist wichtig zu wissen, welche Anforderungen vom umgebenden System gestellt werden, um die richtige Technologie für eine Komponente auswählen und passgenau dimensionieren zu können. Bei der Auswahl des richtigen Speichers spielen zum Beispiel die Speicherkapazität, die tatsächliche Speicherdauer, die erforderliche Ladeleistung und Entladeleistung sowie die Anzahl der Zyklen eine Rolle. Mit der Software SimulationX erhalten Sie schnell und zuverlässig Daten zu den Randbedingungen und testen die gewählte Komponente/Anlage anhand eines Modells des angeschlossenen Energiesystems. Wählen Sie auf diesem Weg treffsicher die richtige Komponente aus und optimieren Sie deren Zusammenspiel im Netzwerk.

Entwerfen, Entwickeln und Testen von Strategien für intelligente Laststeuerung (Demand-Side-Management) für Industrie, Haushalt und Stadtplanung

Ein essentieller Bestandteil intelligenter Energiesysteme sind angepasste Laststeuerungen. Besonders kombinierte Strom- und Wärmesysteme mit Speichervorrichtungen bieten die Chance, die Nachfragespitzen und Erzeugungsspitzen voneinander zu entkoppeln. Durch bedarfsgerechte Laststeuerung und Speicherung lässt sich der Energiebezug aus dem Strom- oder Wärmenetz auf Zeiten verlagern, zu denen die Energiekosten niedrig sind. Darüber hinaus können durch geschickte Regelung der Verbraucher Anlagen zur Energieerzeugung und Speicherung in autarken oder teilautarken Systemen kleiner dimensioniert und dadurch kostengünstiger geplant werden. Anhand eines Simulationsmodells Ihrer Anlagen und des Netzwerks entwerfen Sie schnell und wirtschaftlich optimale Strategien zur Laststeuerung und testen die Regelung direkt am Modell.

Sichern Sie die Netzstabilität bei Inselnetzen

Wird Strom lokal erzeugt und das lokale Netz ist nicht an das öffentliche Stromnetz angeschlossen, muss die erforderliche Versorgungsqualität lokal sichergestellt werden. Zum Beispiel bei sensiblen industriellen Prozessen kann es sich lohnen, eine lokale Infrastruktur aufzubauen, wenn die Verfügbarkeit, Spannungsqualität und die Stabilität der Netzfrequenz nicht den Anforderungen entsprechen. Planen Sie eigene Stromversorgungsnetze und legen die erforderlichen Komponenten anhand von Simulationen passgenau aus. Testen die die Netzstabilität anhand eines Simulationsmodells – auch während Hochlaufprozessen, Verbrauchsschwankungen und Störszenarien.

Nutzen

Komplexe Energiesysteme verstehen, optimieren und virtuell testen

SimulationX ist Ihre flexible Simulationsumgebung zum schnellen und zuverlässigen modellieren, berechnen und analysieren von Energiesystemen. Strom, Wärme und insbesondere gekoppelte Netzwerke – stimmen Sie Erzeugerkapazitäten, Übertragungswege und Speicher passgenau auf verschiedene Verbraucherszenarien ab. So steigern Sie den Wirkungsgrad des Gesamtsystems und nutzen das volle Potenzial der zur Verfügung stehenden Energiequellen.

Referenz
  • Honda Research Institute Europe

    Das Honda Research Institute Europe nutzt SimulationX für die Erforschung intelligenter Energiemanagementsysteme

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  • Kontakt
    Jörg Pipiorke Vertrieb
    Thomas Hofmann Produktmarketing