Simulieren & transferieren

Für wissenschaftliche Untersuchungen im Feld werden nach individuellen Anforderungen Monitoringkonzepte entwickelt. Dies umfasst die konzeptionelle Entwicklung des Monitoringsystems aus Hardware und Software, den Aufbau der Messhardware sowie der Datenbankumgebung und deren Betrieb mit Messdatenerfassung und -auswertung.

Für die Auswertung der Messdaten aus Feldmessungen und aus der Hardware-in-the-Loop-Laborumgebung wenden wir sowohl einfache statistische Verfahren als auch selbstlernende Systeme an. Auf Basis der Auswertungen können Betriebsstrategien einzelner Komponenten weiter entwickelt und Defizite bei der Zusammenstellung und der Konfiguration von Gebäudeenergiesystemen sichtbar gemacht werden. Wir identifizieren weiteres Potenzial zur konzeptionellen Weiterentwicklung von Komponenten und Gebäudeenergiesystemen, um sie kosten- und ressourceneffizienter betreiben zu können.

Die Berechnung des Ertrags von PV-Dach- und Fassadenanlagen in städtischer Umgebung kann eine Herausforderung darstellen. Solche Anlagen sind oft einer komplexen und zeitabhängigen Verschattung des Sonnenlichts ausgesetzt. In der Arbeitsgruppe "Solarenergie" am Institut für Festkörperphysik, welche von Prof. Dr.-Ing. Rolf Brendel geleitet wird, wurde für diese anspruchsvolle Aufgabe ein Raytracer entwickelt.

Im Allgemeinen wird in ESTRAM der Ausbau und Einsatz von Energiesystemkomponenten so optimiert (dispatch and generation expansion optimization model), dass ein gegebener Energiebedarf kostenminimal gedeckt werden kann. Zu den Kosten zählen im Allgemeinen Investitionsausgaben, Betriebs- und Instandhaltungskosten sowie Kosten für den Import von Energieträgern. Neben diesen können weitere Kostenarten wie bspw. für CO2-Emissionen und das Hochfahren von Kraftwerken berücksichtigt werden. Da für jedes Optimierungsproblem lediglich eine Zielfunktion vorliegt, werden grundsätzlich die Gesamtsystemkosten minimiert. Dies entspricht einer volkswirtschaftlichen Betrachtung, die von einer betriebswirtschaftlichen zu unterscheiden ist. Die Flexibilität als Framework erlaubt das Lösen einer Vielzahl verschiedener Optimierungsprobleme. Je nach gewünschtem Szenario wird eine Teilmenge der in ESTRAM hinterlegten Gleichungen ausgewählt und daraus zusammen mit den zur Verfügung gestellten Daten ein mathematisches Modell gebildet.