Hybride Simulation vernetzter Energiesysteme


Der Zubau von erneuerbaren Energieträgern und der wachsende Anteil dezentraler und stark fluktuierender Energieerzeuger stellen moderne Energiesysteme vor komplexe Herausforderungen. Auch Speichersysteme wie KWK-Anlagen mit Wärmespeichern, reine Stromspeicher oder weitere Technologien, spielen eine entscheidende Rolle. Des Weiteren ist Kommunikation zwischen den Erzeugern, Verbrauchern und Speichern sowie die intelligente Steuerung der Stromerzeuger und Verbraucher für die Stabilität und Effizienz des Energiesystems entscheidend. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen zur umfassenden Analyse der zunehmend auf erneuerbaren Energien basierenden Energiewirtschaft auf der Ebene einzelner Häuser und Hausverbünde. Im Rahmen des Teilprojekts entsteht der Simulationsbaukasten i7-AnyEnergy der die schnelle Entwicklung hybrider Simulationsmodelle vernetzter intelligenter Energiesysteme ermöglicht. Dazu werden Methoden wie die diskrete Ereignissimulation (z.B. für Verbraucher-, Wetter- und Steuermodelle) und System Dynamics Modelle (z.B. für Energie- und Kostenflüsse) in einem Simulationsmodell verbunden. Aus den Basiskomponenten für den Energiebedarf (elektrisch und thermisch), für die Energieerzeugung (z.B. Gasheizung, Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzellen), für erneuerbare Energien (Photovoltaik), für die Energiespeicherung (Batterien, chemische Speicher wie z.B. basierend auf LOHC), sowie für die Steuerung können Hausmodelle erstellt und zu Verbünden mit einem gemeinsamen Wettermodell und einem Kommunikationsnetz gekoppelt werden.

  • Schlüsselwörter: Energiesysteme
  • Projektdauer: 2011-10-01 - 2021-12-31

Projektmitglieder

  1. Peter Bazan, "Hybrid Simulation of Smart Energy Systems," Erlangen-Nürnberg, November 2017
  2. Peter Bazan, Philipp Luchscheider und Reinhard German, "Rapid Modeling and Simulation of Hybrid Energy Networks," Proceedings of the 2015 SmartER Europe Conference, Essen, Germany, Februar 2015
  3. Peter Bazan, Marco Pruckner, David Steber und Reinhard German, "Hierarchical Simulation of the German Energy System and Houses with PV and Storage Systems," D.A.CH. Energieinformatik 2015, Karlsruhe, Germany, November 2015
  4. Abdalkarim Awad, Peter Bazan und Reinhard German, "Privacy Aware Demand Response and Smart Metering," Proceedings of the IEEE 81st Vehicular Technology Conference: VTC2015-Spring, First International Workshop on Integrating Communications, Control, Computing Technologies for Smart Grid (ICT4SG), Glasgow, Scotland, pp. 1-15, Mai 2015  
  5. David Steber, Peter Bazan und Reinhard German, "SWARM - Increasing Households’ Internal PV Consumption and Offering Primary Control Power with Distributed Batteries," Lecture Notes in Computer Science (LNCS), Karlsruhe, Germany, November 2015
  6. Anatoli Djanatliev, Peter Bazan und Reinhard German, "Partial Paradigm Hiding and Reusability in Hybrid Simulation Modeling Using the Frameworks HealthDS and i7-AnyEnergy," Proceedings of the 2014 Winter Simulation Conference, Savannah, GA USA, pp. 1723-1734, Dezember 2014  
  7. Peter Bazan und Reinhard German, "Hybrid Simulation Framework for Renewable Energy Generation and Storage Grids," Proceedings of the International Workshop on Demand Modeling and Quantitative Analysis of Future Generation Energy Networks and Energy Efficient Systems, Bamberg, Germany, März 2014
  8. Abdalkarim Awad, Marco Pruckner, Peter Bazan und Reinhard German, "On the Profit Enhancement and State Estimation Services in the Smart Grid," Proceedings of the IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference, Washington DC/USA, pp. 1-5, Februar 2014  
  9. Abdalkarim Awad, Peter Bazan und Reinhard German, "SGsim: a Simulation Framework for Smart Grid Applications," Proceedings of the IEEE International Energy Conference (ENERGYCON 2014), Dubrovnik, Croatia, pp. 730-736, Mai 2014  
  10. Philipp Luchscheider, Peter Bazan und Reinhard German, "Zeitlich hochaufgelöste Simulation von Solarstrahlung zur Bewertung von Smart Grids," 29. Symposium Photovoltaische Solarenergie (PVSE 2014), Bad Staffelstein, Germany, März 2014
  11. Abdalkarim Awad, Peter Bazan und Reinhard German, "Profit Enhancement Through Optimized Operation of Photovoltaic Systems with Elastic Demand," IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference 2013, Hong Kong, pp. 1-6, Dezember 2013  
  12. Peter Bazan und Reinhard German, "Hybride Simulation eines Hauses mit Photovoltaikanlage und Batteriespeicher," 28. Symposium Photovoltaische Solarenergie, Bad Staffelstein, Germany, 2013
  13. Abdalkarim Awad, Peter Bazan und Reinhard German, "Exploiting Day-Ahead Electricity Price for Maximized Profit of Photovoltaic Systems," IEEE International Conference on Smart Grid Technology, Economics and Policies (SG-TEP 2012), Nürnberg, pp. 1-4, Dezember 2012  
  14. Peter Bazan und Reinhard German, "Hybrid Simulation of Renewable Energy Generation and Storage Grids," Proceedings of the 2012 Winter Simulation Conference, Berlin, Dezember 2012  
  15. Abdalkarim Awad, Peter Bazan und Reinhard German, "Abstract-Based Methodology for Modeling and Simulation of Smart Grid Components," Proceedings of the UKSim 6th European Symposium on Computer Modeling and Simulation, Malta, pp. 305-310, November 2012  
  16. Marco Pruckner, Peter Bazan und Reinhard German, "Towards a simulation model of the Bavarian electrical energy system," INFORMATIK 2012, Smart Grid Wshp., Braunschweig, September 2012

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Hybrid Simulation of Smart Energy Systems Übersicht

Erfolgreiche Zusammenarbeit mit thyssenkrupp

Im Rahmen eines Auftrages des konzerneigenen Tech-Center Control Technology der thyssenkrupp AG wurde seitens des Lehrstuhls Informatik 7 die optimale Fahrweise von Zementwerken mit einem kombinierten Optimierungs- und Simulationsmodell untersucht. Vordergründig ging es um die Fragestellung der möglichen Kosteneinsparungen durch die Optimierung des Produktionsprozesses mittels der Integration von Stoffspeichern in das Zementwerk. Weiterhin wurden dem Zementwerk eine Redox-Flow Batterie sowie einer Windkraftanlage zur Seite gestellt, welche einerseits den Netzbezug elektrischer Energie reduzieren sollen und die Erbringung von Sekundärregelleistung ermöglichen und somit ingesamt zu Kosteneinsparungen beitragen können. Die Ergebnisse zeigten, dass alleine der optimierte Betrieb des Zementwerks Kostensenkungspotenziale heben kann, dieser Effekt jedoch mit der Kombination des Verkaufes von Sekundärregelleistung signifikant gesteigert werden kann. Zur detaillierteren Darstellung der Modelle und Ergebnisse aus diesem Projekt entstand einerseits ein Paper auf der Konferenz D-A-CH Energieinformatik 2016  sowie ein Artikel im Technologie-Magazin techforum der thyssenkrupp AG.

Veröffentlicht am 2017-05-24 08:53:56 (Permalink)

Offen auf AEG 2016

Am 11. September 2016 präsentierte der Energie Campus Nürnberg auf der Veranstaltung "Offen Auf AEG" aktuelle Forschungsprojekte und deren Anwendungen. Der Lehrstuhl Informatik 7 gab interessierten Bürgern Einblicke in seine Forschung im Bereich intelligenter Energiesysteme. Mit effizienten Simulationswerkzeugen werden Energiesysteme vom Haushalt über Siedlungen, verteilte Batteriesysteme, Industrieprozesse bis zur gesamten elektrischen Energieversorgung modelliert. So wird das Effizienzpotential beim Einsatz erneuerbarer Energieträger sowie von Speichern ermittelt und als Folge eine wirtschaftliche Auslegung ermöglicht. [metaslider id=3775]

Veröffentlicht am 2016-11-04 16:00:50 (Permalink)

Aktuelle Presseberichte

Die N-ERGIE Aktiengesellschaft hat eine Pressemitteilung veröffentlicht, in der über das Projekt SWARM berichtet wird. In diesem ist der Lehrstuhl Informatik 7 im Rahmen des Energie Campus Nürnberg beteiligt. Weitere Informationen zum Projekt finden Sie hier. Weiterhin berichtet die FAU aktuell im Rahmen eines Interviews mit Prof. Dr.-Ing. Reinhard German über die Aktivitäten des Lehrstuhls im Bereich Energiesimulation.

Veröffentlicht am 2015-04-30 10:07:06 (Permalink)