Im Mittelpunkt des KMU-innovativ-Forschungsprojekts "Be-Safe" stehen Ressourcen- und Energieeffizienz sowie der Klimaschutz. Gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung arbeiten wir an Methoden & einem Webtool, die es ermöglichen, Energiesysteme nach diesen Grundsätzen sicher auszulegen.
©RWTH: Lehrstuhl für Technische Thermodynamik (LTT)
Zur Sicherstellung einer zuverlässigen Energieversorgung werden in der Auslegungsphase von industriellen Energieversorgungssystemen hohe Sicherheitsaufschläge auf die erwarteten Höchstlasten aufgerechnet und einzelne Anlagen redundant geplant. Eine besonders hohe Anforderung gilt für Energiesysteme mit thermischem Bedarf (Wärme, Kälte, Dampf), da die Versorgung nicht durch externe Quellen wie das Stromnetz erfolgen kann. Die daraus resultierende konservative Auslegungsvariante ist selten effizient und führt zu unnötigen Kosten und CO2-Emissionen. Sie findet in der Praxis dennoch Anwendung, da geeignete Tools für eine individuelle und detaillierte Auslegung fehlen, bzw. weil sich ein derartiger Planungsprozess insbesondere bei mittelständischen Betrieben nicht amortisiert.
Das Ziel ist die Entwicklung von Methoden zur optimalen Auslegung von Energieversorgungssystemen für industrielle Prozesse mit hohen thermischen Lasten anhand von unsicheren Eingangsdaten und nicht planbaren Anlagenausfällen. Die Methoden sollen für ein Energiesystem individuell aus kleinen und unvollständigen Datensätzen valide thermische Lastgänge zu erzeugen. Auf Basis dieser Lastgänge kann mit den Methoden die Versorgungssicherheit eines Energiesystems bewertet und mathematisch optimiert werden.
In der Optimierung sollen Unsicherheiten in den erwarteten Bedarfen systematisch berücksichtigt werden. Dadurch ist auch eine multikriterielle Auslegung bzgl. Versorgungssicherheit, Kosten und CO2-Emissionen möglich.
Die Methoden befähigen Planungsbüros, Energiesystembetreiber und Anlagenbauer, die Versorgungssicherheit verschiedener Varianten zu bewerten und die Mehrkosten abzuschätzen. Dadurch können thermische Energiesysteme versorgungssicher und effizient ausgelegt werden und unnötige CO2-Emissionen von bis zu 6 Mio. t vermieden werden.
Wir entwickeln im Rahmen des Projektes modellgestützte Methoden, um verlässliche Lastgänge zu generieren. Die Herausforderung ist, dass die Lastgänge im Voraus nicht eindeutig bekannt und mit Unsicherheiten behaftet sind. Daher wird ein besonderes Augenmerk auf die Anforderungen an die Lastgang-Generierung aus Sicht der Nutzer gelegt, insbesondere bzgl. Bedienbarkeit und Datenverfügbarkeit. Als Datenbasis für die Lastgang-Generierung sollen neben Jahresverbrauchszahlen und Kurzzeitmessungen (z. B. von einer Woche) zusätzliche Angaben über die Produktion und die Gebäude dienen. Ziel ist ein Simulationsmodell bzw. eine Methodik, welche die Generierung von Lastgängen mithilfe weniger Parameter und kurzer Messreihen ermöglicht. Damit die entwickelten Methoden später getestet und genutzt werden können, entwickeln wir ein prototypisches Webtool zur Generierung der Lastgänge, das auch ohne technische Vorkenntnisse, insbesondere ohne Simulations-Know-how, bedient werden kann.
Das Forschungsprojekt wird durch den Einsatz von Mitteln vom Bundesministerium für Bildung und Forschung 2022-2025 „KMU-innovativ - Verbundprojekt Klimaschutz“ unter dem Förderkennzeichen 01LY2117E gefördert.
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