Betriebsoptimierung des Kältenetzes
Auf der Grundlage des Monitoringprogramms werden alle Komponenten des Kältenetzes hinsichtlich ihrer intrinsischen Eigenschaften aber auch deren Wirkung innerhalb des Versorgungssystems untersucht. Die Ergebnisse dieser Analysen machen es möglich, Empfehlungen für die weitere Optimierung des primär-energetisch effizienten Betriebs des Kältenetzes zu generieren. Hierbei sind verschiedene Zielfunktionen zu berücksichtigen. Die Optimierungsempfehlungen müssen sowohl technisch und wirtschaftlich als auch organisatorisch hinsichtlich ihrer Umsetzbarkeit bewertet werden und sollen in enger Zusammenarbeit mit der Liegenschaft in die Realisierung überführt werden.
Die entsprechenden Arbeiten werden durch das Fachgebiet Maschinen- und Energieanlagentechnik der TU Berlin in enger Zusammenarbeit mit dem technischen Betreiber des Kältenetzes, der Wista.Service GmbH, durchgeführt.
Implementierung und Optimierung des Energiemanagementsystems
Im Mittelpunkt der Arbeiten von Siemens Corporate Technology steht die Weiterentwicklung und der Test des Energie-Management-Systems (EMS) für das Kältenetz des ZPO. Die dem EMS zugrundeliegenden Modelle von Netz, Kältemaschinen und Eisspeicher werden mit den Messwerten der Anlage verglichen und entsprechend angepasst. Zusammen mit dem Konrad-Zuse-Institut Berlin verbessert Siemens Corporate Technology außerdem die Software für das Lösen des mathematischen Optimierungsproblems.
Nach Implementierung des EMS sollen die Kältemaschinen und der Eisspeicher vollständig automatisiert durch das EMS betrieben werden. Das EMS ermittelt basierend auf Lastprognosen, Wetter- und Preisinformationen einen optimalen Betrieb des Kältenetzes des ZPO. Abweichungen von den Prognosen können ausgeglichen und die Fahrweise des Kältenetzes entsprechend angepasst werden.
Im Smart Grid Labor des Fachgebiets Energieversorgungsnetze und Integration Erneuerbarer Energien (SENSE) der TU Berlin werden unter Verwendung von Messdaten Optimierungsalgorithmen angepasst und weiterentwickelt. Dank der Infrastruktur des Labors mit Kälteversorgung und Eisspeicher können unterschiedliche Betriebsweisen einschließlich Fehlerfälle unter reproduzierbaren Bedingungen getestet und analysiert werden.
Betriebsoptimierung des Solenetzes
Der im Rahmen des Umsetzungsvorhabens errichtete Forschungs- und Demonstrationspavillon wird nun genutzt, um das Betriebsverhalten der einzelnen Komponenten im Netz sowie das Zusammenspiel zwischen ihnen im Feldtest zu untersuchen. Das Fachgebiet Maschinen- und Energieanlagentechnik der TU Berlin forscht gemeinsam mit der Watergy GmbH und legt im Rahmen seiner Arbeiten besonderes Augenmerk auf die Verwendung von niedrigtemperierter Abwärme, deren Nutzung hohe Anforderungen an die Effizienz der Prozesse stellt. Diese Bedingungen zu definieren und in ein Reglungskonzept einzubetten ist eines der Ziele dieses Projektschwerpunkts. Im Zusammenhang mit den unterschiedlichen Prozessen wird darüber hinaus zu überprüft, inwieweit die Integration thermischer Speicher oder die Kopplung mit einem Wärmepumpenprozess zur Verbesserung der Energieeffizienz beitragen können.
Das Fachgebiet Gebäudeenergiesysteme der TU Berlin entwickelt Modelle zur Berechnung der einzelnen Prozesse weiter, indem diese im Laufe des Vorhabens zunehmend vernetzt werden. So kann die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Einheiten im Netz untersucht werden. Für die Validierung der mathematischen Simulation wird auf Messdaten aus dem Solenetz zurückgegriffen, so dass aus den bestehenden physikalischen Modellen vereinfachte, analytische Modelle abgeleitet werden können, die eine Netzsimulationen erst möglich machen.