Zugl.: Heidelberg, Univ., Diss., 2008

Zugl.: Stuttgart, Univ., Diplomarb., 2004.

Zugl.: Berlin, Freie Univ., Diss., 2007

Zugl.: Magdeburg, Univ., Diss., 2009 / Hergestellt on demand

Bachelor-Arbeit Univ. St. Gallen, 2005.

Series: Research Reports / RICC

Ein optimales Ausnutzen der von dezentralen Erzeugern innerhalb der bestehenden Energie- versorgungsstruktur bereitgestellten Energie fordert besonders bei der Einbindung regenerativer Quellen eine hohe Korrelation zwischen Angebot und Nachfrage. Innerhalb der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, wie mittels Energiemanagementverfahren ein enger Zusammenhang zwischen dem Energieangebot aus fluktuierenden Quellen und der Energienachfrage hergestellt werden kann. Dabei wird ein entsprechender Optimierungsalgorithmus aufgestellt, der die für einen möglichst umfassenden Eigenverbrauch der erzeugten Energie notwendigen Anpassungsschritte ermittelt. Bei der Analyse von Energieangebot und -nachfrage wird, ausgehend von einer allgemeinen Darstellung, eine auf die Bedürfnisse eines Energiemanagements angepasste spezielle Beschreibung der Energiesituation erarbeitet. Die Anpassung von Energieangebot und -nachfrage erfolgt über die Auswahl spezifischer Verbrauchergruppen und die Ausnutzung der aus den systeminternen Zeitkonstanten resultierenden möglichen Unterbrechungsdauern. Die Vorgehensweise wird an Hand des Elektroenergiebezugs ausgesuchter klimatechnischer Anlagen in Verbindung mit einer regenerati- ven Energieerzeugung auf Basis der Photovoltaik dargestellt.

Im Kontext der Energiewende durchlebt die Energiewirtschaft in Deutschland gegenwärtig einen tiefgreifenden Strukturwandel. Der Trend zur Fragmentierung und Dezentralisierung von Marktteilnehmern wird sich in den nächsten Jahren fortsetzen und weiter beschleunigen. Die Komplexität des Energiesystems wird weiter steigen. Gleichzeitig ergeben sich im Zuge dieser Entwicklung für energiewirtschaftliche Akteure (Erzeuger, Verbraucher, Netze, Energiemärkte und IuK-Technologien) vielfältige wirtschaftliche Herausforderungen und Entwicklungsperspektiven. Das Konzept "Ecosystems" eröffnet innovative Perspektiven auf die zu erwartenden energiewirtschaftlichen Entwicklungen. Es strukturiert das komplexe Zusammenspiel der einzelnen Akteure und Teilsysteme mit der Zielsetzung, das Gesamtsystem sicherer, effizienter und umweltverträglicher zu gestalten. Im Fokus der Energy EcoSystems Conference 2013 stehen hierbei vier Betrachtungsebenen – die physikalische Ebene, die IKT-Ebene, die ökonomische Ebene und die soziokulturelle Ebene – sowie deren ebenenübergreifenden Wechselwirkungen. Mit den Sessions "Energy EcoSystems heute und morgen", "Technische Informationsbedarfe im Energy EcoSystem", "Vermarktung und Verbrauch im Energy EcoSystem\\\", \\\"Erneuerbare Energien im Energy EcoSystem", "Innovationen im Energy EcoSystem" und "Quo vadis Energy EcoSystems?" liegen die Schwerpunkte der Konferenz in der Systemintegration von Erneuerbare-Energie-Anlagen, der Flexibilisierung des Verbrauchs auf physikalischer und ökonomischer Ebene, der Standardisierung von Datenformaten und Kommunikationsprotokollen, der Umsetzung steigender informationstechnischer Anforderungen sowie in Ansätzen zur Optimierung des Gesamtsystems. Dieser Tagungsband beinhaltet die wissenschaftlichen Beiträge der Scientific Tracks sowie ausgewählte Präsentationen der Industrie Tracks der Konferenz. Dr. Gerd Arnold, Dr. Stefan Kühne, Johannes Schmidt und Dr. Andrej Werner – das Konferenzkomitee – danken den Teilnehmern für die hochwertigen wissenschaftlichen sowie praxisrelevanten Beiträge und Diskussionen. Weiterhin möchte sich das Konferenzkomitee bei den Projektförderern Sächsische Aufbaubank (SAB), Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) bedanken, welche durch unterschiedliche Förderprogramme die anstehenden Herausforderungen in der Energiewirtschaft und die Entwicklung hin zu einer erfolgreichen und exportierbaren Energiewende unterstützen. Besonderer Dank gilt den Sponsoren perdata Gesellschaft für Informationsverarbeitung mbH und GETEC net AG, durch deren Unterstützung viele Teilnehmer ihre Ergebnisse und Erkenntnisse auf der EcoSystems Conference 2013 vorstellen konnten. Das Konferenzkomitee dankt auch den Mitgliedern des Organisationskomitees –- Axel Hummel, Stefan Sprick und Robert Wehlitz –- für ihr persönliches Engagement und ihre tatkräftige operative Unterstützung. Weitere Informationen zur Energy EcoSystems Conference 2013 sowie die Folien der ReferentInnen finden Sie unter http://ees2013.infai.org. Alle Informationen zur nächsten Energy EcoSystems Conference werden unter http://ees.infai.org bekannt gegeben.

Der vorliegende 38. Band der Reihe "Leipziger Beiträge zur Informatik" fasst die Ergebnisse der Fachtagung "Betriebsführung und Instandhaltung regenerativer Energieanlagen (BIREA)" am 24. und 25. September 2012 in Leipzig zusammen. Die Fachtagung adressierte aktuelle Herausforderungen der Energiewirtschaft im Allgemeinen und der Branche der Erneuerbaren Energien im Speziellen. Der Anteil erneuerbarer Energien am Bruttostromverbrauch wird sich von derzeit ca. 17 % im Jahre 2020 auf 35% verdoppeln und langfristig bis auf 80% steigen. Mit der wachsenden Bedeutung steigen auch die Anforderungen an die regenerative Energiebranche. Dabei stehen im Vordergrund: a) die Versorgungssicherheit und Netzstabilität, b) sinkende Einspeisevergütungen, c) die Betriebsoptimierung regenerativer Energieanlagen, d) die effiziente Instandhaltung regenerativer Energieanlagen, e) die Vernetzung von Energieerzeugern und -verbrauchern zu virtuellen Kraftwerken, f) Verfügbarkeitsgarantien für Energieanlagen sowie Strom- und Ausfallprognosen. Die Fachtagung fokussierte folgende Themen des Betriebs und der Instandhaltung regenerativer Energieanlagen: a) neuartige Dienstleistungen (z. B. Wirkungsgradanalyse, Ertragsprognosen, Ausfallprognosen), b) Standardisierungsprozesse (z. B. RDS-PP, IEC 61850 / IEC 61400-25), c) die IKT-unterstützte Optimierung (z. B. Lebenslaufakte, Betriebsführung, Instandhaltungsplanung).

Vor dem Hintergrund zunehmender Wärmedämmmaßnahmen im Wohnungsbau, das heißt sinkender Heizlasten, und gleichzeitigem Bestreben nach Netzausbau und –verdichtung steht die Fernwärmeversorgung neuen Problemstellungen gegenüber. Es gilt Lösungsansätze für das Spannungsfeld niedriger Liniendichten, steigender Brennstoffpreise und der Forderung nach erneuerbaren Energien in der Wärmeversorgung zu entwickeln. Die vorliegende Arbeit untersucht in einer vergleichenden Simulationsstudie diverse Fahrweisen der Fernwärmeversorgung auf unterschiedlichen Temperaturniveaus. Befindet sich die Fernwärmevorlauftemperatur unter der aus Gründen des Legionellenschutzes notwendigen Temperatur der Trinkwassererwärmung, erfolgt eine dezentrale Nacherwärmung. Diese geschieht innerhalb der sogenannten LowEx-Fahrweise mittels elektrischen Heizstabs oder einem Wärmepumpen-Speicherladesystem mit Wärmequelle Fernwärme. Als Referenzsysteme finden die als Konventionelle-Fahrweise mit Speicherladesystem und die als Niedertemperatur-Fahrweise mit Wohnungsanschlussstation im Durchflussprinzip bezeichneten Betriebsweisen Anwendung. Neben der Senkung der Netzwärmeverluste und ggf. einer Steigerung der Erzeugungswirkungsgrade ermöglicht die LowEx-Fahrweise die dezentrale Einspeisung von Abwärme oder erneuerbaren Energien bei effizientem Betrieb der Energiebereitstellungsanlagen. Das Fernwärmenetz dient damit der gekoppelten Wärmeversorgung und auch Wärmeentsorgung. Beispielhaft wird die Abwärmeeinspeisung von Klimakälteprozessen mit sowohl Kompressionskälteanlagen als auch Absorptionskältenlagen untersucht. Anhand Solarthermie wird das Für und Wider der Einspeisung erneuerbarer Energien hinsichtlich der Senkung des Primärenergiebedarfs und der Verdrängung von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen diskutiert. Die Analysen erfolgen mit Hilfe modifizierter und neu entwickelter Modelle in der Simulationsumgebung TRNSYS-TUD.