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Wissenschaftliche Abschlussarbeit - Detailansicht

Bereich Ingenieurwissenschaften - Fakultät Maschinenwesen - Institut für Energietechnik - Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung

Erstellung eines Regelalgorithmus für hybride Energieerzeugungssysteme aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage im Wohngebäudebereich
Art der Abschlussarbeit
Diplomarbeit
Autoren
  • Franken, Jonas
Betreuer
  • Dipl.-Ing. Maximilian Beyer
  • Dr.-Ing. Martin Knorr
Weitere Betreuer
Herr Forster – Fa. NordWestPlan
Abstract
Vor dem Hintergrund der klimapolitischen Ziele der Bundesregierung den Anteil erneuerbarer Energien zu erhöhen und sowohl CO2-Emmissionen als auch den Primärenergiebedarf im Gebäudesektor zu reduzieren, wird in dieser Arbeit ein hybrides Energieerzeugungssystem (HEES), bestehend aus Wärmepumpe, Elektroheizeinsatz, PV-Generator und einem elektrischen und einem thermischen Speicher untersucht. Innerhalb dieser Untersuchung liegt der Fokus auf der koordinierten und aufeinander abgestimmten Regelung der einzelnen Komponenten. Hierfür wird ein konventioneller Regler mit Smart-Grid-Schnittstelle und Kommunikationsmöglichkeit zwischen den einzelnen Komponenten und ein optimierter Regler, welcher zusätzlich über eine 24 h-Prädiktion verfügt, entwickelt.
Die Anwendung auf ein Mehrfamilienhaus mit vier Wohneinheiten hat gezeigt, dass HEES einen wichtigen Bestandteil zur Erreichung der klimapolitischen Ziele darstellen können. Bereits durch den konventionellen Regler wird ein Eigenverbrauchsanteil von 0,95 und ein Autarkiegrad von 0,31 erreicht, sodass eine geringe Netzbelastung zu verzeichnen ist. Durch die Erweiterung des Reglers um eine 24 h-Prädiktion werden Netzbezug, Gesamtverbrauch, Betriebskosten und CO2-Emmissionen gegenüber dem konventionellen Regler in einem Bereich von 1 bis 1,5 % reduziert. Eine Reduzierung des Eigenverbrauchs um 1,5 Prozentpunkte weist hierbei auf weitere Optimierungsmöglichkeiten der Prädiktion hin.
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
  • Nutzung regenerativer und sekundärer Energiequellen
  • Einsatzoptimierung moderner Wärmeerzeugungsverfahren (Wärmepumpe, Brennwerttechnik)
Zugeordnete Forschungsprojekte
  • EnOB: (PL-Reg) - Bewertung hybrider Energieerzeuger inklusive eines plattformübergreifenden Systemreglers für den Gebäudebereich
Schlagwörter
hybrides Energieerzeugungssystem (HEES), Regelung, Wärmepumpe, Photovoltaik, Eigenverbrauchsoptimierung
Berichtsjahr
2019
Stand: 29.08.2019