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Modeling, Simulation and Optimization of Heat Networks with Prosumagers

Modellierung, Simulation und Optimierung von Wärmenetzen mit Prosumagern

07.01.2019, Abschlussarbeiten, Bachelor- und Masterarbeiten

Zukünftige Wärmenetze werden stark mit Stromnetzen gekoppelt sein, müssen erneuerbare Energien einbinden, Flexibilität handhaben können und nicht nur den Bezug, sondern auch die Einspeisung von Wärme ermöglichen. Verbraucher werden zu Prosumagern (PROducer, ConSUMer, StorAGE), die bidirektional Energie mit dem jeweiligen Netz austauschen und auch als dezentrale Speicher fungieren können. Hierfür müssen für die Wärmenetze der Zukunft geeignete Topologien und neuartige hydraulische Infrastrukturen aufweisen, sowie ganzheitliche Ansätze zu Regelungs- und Betriebsoptimierungsstrategien zum Einsatz kommen. Im Zusammenhang mit dem Projekt „MEMAP - Multi-Energy Management and Aggregation Platform“ bieten wir die Möglichkeit über studentische Arbeiten an der Erforschung und Entwicklung dieser intelligenten Wärmeversorgung mitzuarbeiten. Umfang und genaue Themenstellung der jeweiligen Arbeit kann nach Absprache individuell angepasst werden.

Hintergrund

Im Unterschied zum öffentlichen Stromnetz sind Nah- und Fernwärmenetze zumeist quasi abgeschlossene Inselsysteme. Sie werden heutzutage normalerweise über wenige zentrale Kraftwerke pro Netz gespeist. Die Wärme wird vom Kraftwerk ausgehend über ein entsprechendes Rohrleitungssystem verteilt und dort an die Sekundärseite (z.B. Haushalte, Betriebe) übergeben. Um erneuerbare Energiequellen besser einbinden und die Flexibilität, sowie Effizienz der Energieversorgung erhöhen zu können, soll von der Sekundärseite zukünftig nicht nur Wärme aus dem Netz bezogen, sondern auch in dieses eingespeist werden können. Außerdem ist eine Kopplung mit dem Stromnetz und dem Mobilitätssektor notwendig, was komplexere, sektorübergreifende Betrachtungen zum optimalen Gesamtbetrieb der Energienetze erfordert. Verbraucher werden zu Prosumagern (PROducer, ConSUMer, StorAGE), die bidirektional Energie mit dem jeweiligen Netz austauschen und auch als dezentrale Speicher fungieren können. Dies lässt sich mit der Konzeption bisheriger Wärmenetze nicht realisieren. Daher müssen für die Wärmenetze der Zukunft geeignete Topologien, neuartige hydraulische Infrastrukturen, sowie ganzheitliche Ansätze zu Regelungs- und Betriebsoptimierungsstrategien erdacht und erforscht werden. Hierfür werden Simulationen genutzt, denen geeignete Modelle des Netzes, der Prosumager und der physikalischen Vorgänge zugrundeliegen und mit denen zu entwickelnde Betriebs- und Optimierungsstrategien interagieren können.

Was wir bieten

Im Zusammenhang mit dem Projekt „MEMAP - Multi-Energy Management and Aggregation Platform“ bieten wir die Möglichkeit über studentische Arbeiten an innovativen und ganzheitlichen Wärmeversorgungskonzepten der Zukunft mitzuforschen. Umfang und genaue Themenstellung der jeweiligen Arbeit kann nach Absprache individuell angepasst werden.

Mögliche (Teil-)Themenbereiche

  • Entwicklung geeigneter Topologien und hydraulischer Infrastrukturen für Prosumager-Wärmenetze
  • Modellierung der Netzkomponenten und Vorgänge im Netz
    • Mathematisch-Physikalische Modelle
    • Machine Learning („künstliche Intelligenz“)
  • Online-Optimierung der Energieflüsse im Netz unter Berücksichtung von Prosumager- und Netzverhalten
  • Model Predictive Control (MPC) von Prosumager-Wärmenetzen
  • Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen zu Prosumager-Wärmenetzen gegenüber Herkömmlichen

Kontakt: thomas.licklederer@tum.de

Mehr Information

http://www.eesc.mse.tum.de

stud_Arbeit_MSO_Waermenetze_Prosumager Modellierung, Simulation und Optimierung von Wärmenetzen mit Prosumagern, Ausschreibung studentische Arbeit (Type: application/pdf, Größe: 104.2 kB) Datei speichern