Ein Beitrag zum Energiemanagement mit Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen auf Quartiersebene



Mehmet Elci
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Freiburg, Bereich Thermische Anlagen und Gebäudetechnik, Abteilung Solares Bauen
Telefon 0761 / 4588 5582 – mehmet.elci@ise.fraunhofer.de


Betreuung
Prof. Andreas Wagner
Universität Karlsruhe; Karlsruher Institut für Technologie, Fakultät für Architektur


Kurzbeschreibung des Dissertationsthemas

Hintergrund und Motivation
KWK-Anlagen werden zumeist wärmegeführt betrieben. Dabei ist die einzige Führungsgröße der Wärmebedarf. Der elektrische Strom wird normalerweise in das Verbundnetz eingespeist. Diese Betriebsweise wird im Allgemeinen von den KWK-Betreibern bevorzugt, da sie als die ökologischste wie auch ökonomischste Variante gilt. Allerdings muss diese Auffassung überdacht werden, wenn man die Bilanzgrenzen größer zieht und die Umwandlung und Einspeisung von elektrischem Strom von fluktuierenden Erneuerbaren-Energien-Technologien mit berücksichtigt. Denn diese speisen den elektrischen Strom dann in das Verbundnetz ein, wenn gerade ausreichend Sonne und Wind verfügbar sind und nicht unbedingt wenn Bedarf vorhanden ist. Dabei entstehen beim elektrischen Strom zu gewissen Zeiten zwangsläufig Abweichungen zwischen Angebot und Nachfrage.

KWK-Anlagen in Verbindung mit Wärmespeichern (im Vergleich zu elektrischen Speichern kostengünstig) können einen Beitrag dazu liefern diese Abweichungen zu reduzieren und damit die Integration von Erneuerbaren Energien erleichtern. Denn sie können den lokal benötigten Wärmebedarf mithilfe der Wärmespeicher zeitlich verschieben und damit auch die elektrische Stromeinspeisung der KWK-Anlagen zeitlich variabel gestalten.

Umsetzung
Der Fokus dieser Forschungsarbeit ist, für die oben genannte Betriebsführung alternative Methoden zu der sonst üblichen Online-Modellprädiktiven Regelung (MPC) zu untersuchen. Eine Online-MPC hat die Nachteile, dass zum einen, die Methode für den Betreiber nicht einfach nachzuvollziehen ist und die breite Anwendung sich damit erschwert und zum anderen, dass bei der Online-MPC zumeist sehr vereinfachte Modelle genutzt werden, da der numerisch aufwändige Teil dieser Methode während des Betriebs stattfindet. Zu vereinfachte Modelle verschlechtern allerdings die Performance der Betriebsführung.

Erwartetes Ergebnis
Das Ziel dieser Forschungsarbeit ist, eine Methode herauszuarbeiten die für die oben genannte Betriebsführung geeigneter ist als die Methode der Online-MPC. Die Methode soll für eine breitere Anwendung einfacher nachvollziehbar sein und gleichzeitig erlauben detailliertere Modelle zu verwenden. Die Methode soll durch Vergleich mit anderen Methoden evaluiert werden und durch Szenarienrechnungen einen Beitrag zur Beantwortung der Fragestellung über den Einsatzbereich der oben genannten Betriebsführung leisten.


Kurzer Lebenslauf

Zeitraum
Tätigkeit
Seit 04.2012Wissenschaftlicher Mitarbeiter (Doktorand); Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg; Bereich Thermische Anlagen und Gebäudetechnik, Abteilung Solares Bauen
10.2011 – 03.2012Wissenschaftliche Hilfskraft; Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg; Bereich Thermische Anlagen und Gebäudetechnik, Abteilung Solares Bauen
10.2010 – 09.2011Master of Science an der University of Reading (GB) “Renewable Energy: Technology and Sustainability”
10.2006 – 08.2010Bachelor of Engineering an der Hochschule Biberach „Gebäudeklimatik“
           

Forschungs- und Interessensschwerpunkte


Veröffentlichung

Keine Angaben