Thesis (M.S.)--University of Texas at El Paso, 2007. / Title from title screen. Vita. CD-ROM. Includes bibliographical references. Also available online.

Die immer schneller steigenden Energiepreise haben in der jüngsten Vergangenheit eine breite Diskussion über Energieeffizienz und alternative Erzeugungsverfahren ausgelöst. Von besonderer Bedeutung ist dies für den Gebäudesektor und die darin installierte Anlagentechnik, da in Deutschland ca. 30 % des Energieverbrauches hier anfallen. Eine Minderung dieses Verbrauches kann nur durch eine Vielzahl von Maßnahmen erreicht werden, die schon bei der Planung berücksichtigt werden müssen. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Artikel die Anordnung von freien Heizflächen im Raum untersucht sowie energetische und wärmephysiologische Ergebnisse aufgezeigt. Die beschriebenen Analysen wurden für eine repräsentative Raumgeometrie vorgenommen, wodurch es möglich ist, die Aussagen auf eine Vielzahl von Räumen zu übertragen. / The steady rise in energy prices has recently triggered a broad discussion on energy efficiency and alternative methods of generation. Since approximately 30 % of the total energy consumption is attributable to HVAC installations (Heating, Ventilation and Air Conditioning), this sector is acutely relevant for the building industry and for building services. Reduction of the building energy consumption can be achieved only by applying a wide range of measures across the whole process from planning to the realisation stage. Considering the aforementioned, the influence on thermal comfort and energy consumption of different radiator positions within a room is described in the following paper. The analysis was carried out for a representative room geometry, which allows the results to be applied to a broad spectrum of real room configurations.

The time-variable production of wind energy must be included into the time-variable energy consumption schemes. This interactive process depends on a precise prediction of weather conditions, particularly of the wind speed (u), and knowledge of the behavior of the consumers. Parallel to the wind speed prediction the wind energy production depends on the technical parameter of the wind turbines, e.g. characterized by a power curve . As we show here, the power curve of a wind farm, consisting of a number of wind turbines, and an individual power curve of a single wind turbine are different. To systematize the relation between wind speed and energy production the power curve is here approximated using an analytic function. This function fits in our case the predicted wind speed with the predicted or actual energy production of a wind farm. Using this function the behavior of wind farms under real operation conditions are shown. The potential of these wind farm power curves are discussed. These curves are used for the power prediction in a power forecast system based on a neural network. The neural network uses the analytic function to systematize the energy output of the wind farms under different wind field conditions. These analytic power curves are helpful tools to characterize the behavior of a wind farm in a good agreement with the measured power output. Additionally, the analysis of some wind parks shows great differences in the expected power output, depending on the wind direction, the position of each wind turbine and the location of the wind farms in their surroundings. / Die zeitlich variable Produktion von Windenergie muss in das zeitlich variable Energienutzungsverhalten integriert werden. Dieser Wechselwirkungsprozess schließt eine präzise Wettervorhersage, speziell der Windgeschwindigkeit, und die Kenntnis des Verhaltens der Konsumenten ein. Neben der Windfeldvorhersage hängt die Windenergieproduktion auch von den technischen Parametern der Windenergieanlagen ab, die durch eine Leistungskurve p(u) charakterisiert werden kann. Hier wird gezeigt, dass sich die Leistungsabgabe ganzer Windparks von denen einzelner Anlagen stark unterscheidet. Um diesen Zusammenhang zwischen Windgeschwindigkeit und Energieproduktion zu systematisieren, werden hier die Leistungskurven durch eine analytische Funktion approximiert. Diese Funktion stellt in unserem Fall einen Zusammenhang zwischen der prognostizierten Windgeschwindigkeit und der prognostizierten bzw. tatsächlich eingetretenen Energieproduktion her. Mit dieser Funktion wird das Verhalten von Windparks unter realen Betriebsbedingungen gezeigt. Zusätzlich wird das Potenzial der Windpark-Leistungskurven diskutiert. Diese Kurven werden für die Leistungsvorhersage in einem Energieprognosesystem auf Basis eines neuronalen Netzes verwendet. Das neuronale Netz nutzt die analytische Funktion, um den Energieertrag der Windparks unter verschiedenen Windfeldbedingungen zu systematisieren. Die Analyse einiger Windparks zeigt große Unterschiede zwischen der erwarteten Ausgangsleistung in Abhängigkeit von der Windrichtung, von der Position jeder Windkraftanlage und der Lage des Windparks in seiner Umgebung.

Due to the significant increase of ’renewable energy’ to the total energy the highly fluctuating energy supply, which is due to the constitutional conditions of production among others from photovoltaic systems, becomes a growing problem. As a result, many engineering firms and companies dedicate themselves to the so-called power prediction by which it should be possible to integrate a fast changing energy supply into a necessarily continuous energy supply. The Ingenieurbüro für Last- und Energiemanagement (LEM-Software) used a neural network for this prediction of performance of photovoltaic systems. This networks learn from past knowledge a mathematical patern that can be used for forecasting. Based on this, this article deals with a new parameter for the network which characterizes the probability of broken cloud effects. The global radiation forecast in the surrounding area is analyzed for this index. It turns out that this inhomogeneous index is a better indicator than the standard deviation. A first application shows a slight improvement in the forecast result. However, the time limit for application of the neural network is too short for a final evaluation. / Aufgrund des steigenden Anteils ’erneuerbarer Energie’ an der Energieversorgung wird die stark schwankende Energiezufuhr, bedingt durch die naturgegebenen Produktionsbedingungen unter anderem von Photovoltaik-Anlagen, zu einem immer größeren Problem. Infolge dessen widmen sich viele Ingenieurbüros und Firmen sogenannten Leistungsprognosen, mit deren Hilfe es gelingen soll, eine schnell wechselnde Energiebereitstellung in eine notwendigerweise kontinuierliche Energieversorgung zu streichen. Das Ingenieurbüro für Last- und Energiemanagement (LEM-Software) verwendet für diese Vorhersagen der Leistung von Photovoltaik-Anlagen ein künstliches neuronales Netzwerk (KNN). Dieses erlernt aus vergangenen Verhältnissen ein mathematisches Muster, welches für die Prognose angewendet werden kann. Aufbauend darauf befasst sich dieser Artikel mit einem Inhomogenitätsindex f¨ur das Netzwerk, welcher die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten schnell wechselnder Bewölkung und von Broken-Cloud-Effekten charakterisiert. Für den Index wird die Globalstrahlungsvorhersage in der näheren Umgebung analysiert. Dabei stellt sich heraus, dass dieser Inhomogenitätsindex ein besserer Indikator als die Standardabweichung ist. Eine erste Anwendung zeigt eine leichte Verbesserung des Prognoseergebnisses, allerdings ist der Zeitraum für die Anwendung des KNN zu kurz für eine abschließende Bewertung.

The diploma thesis deals with elaboration of project solar thermal and photovoltaic solar systems for all-season service. The theoretical part focuses on the general description of the solar thermal and photovoltaic systems, legislation of renewable sources in the Czech Republic and the status of photovoltaics in the Czech Republic. The experimental part deals with the design of measures for energy saving by using solar energy systems. These measures are proposed for construction of houses in Podolí u Brna, especially on extra-family house. The aim of the work is to make a proportioning, choosing the right parts and calculating the economic and ecologic balance. Finally, thesis gives recommendations for further action in saving energy in houses in Podolí u Brna.