Simulationsumgebung für Energiesysteme

Das Energiesystem der Zukunft muss viele unterschiedliche Herausforderungen meistern. Am Fraunhofer IFAM können mithilfe einer selbst entwickelten Simulationsumgebung verschiedenste Energiesysteme betrachtet und analysiert werden, wobei die Fokusse auf Gebäuden und dem Thema Elektromobilität liegen. Die Simulationsumgebung wurde so entwickelt, dass sie an verschiedenste Anforderungen und Bedarfe angepasst werden kann. Auch können individuelle Annahmen zu möglichen zukünftigen Entwicklungen im Rahmen der Simulations- und Optimierungsrechnungen berücksichtigt werden.

Förderung der Energiewende durch intelligente Sektorkopplung

Die Energiewende stellt sowohl Privatpersonen als auch (Industrie-)Unternehmen, Energiesystemdienstleister, Energieversorger und Netzbetreibern vor verschiedenste Herausforderungen. Denn während vor wenigen Jahren hauptsächlich Gas- und Ölheizungen sowie Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor verbreitet waren, stehen heute und in Zukunft deutlich mehr Alternativen zur Auswahl. Damit verbunden werden die Systeme komplexer, zudem führt die Sektorkopplung zu mehr Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Systemkomponenten. Dadurch bedingt wurde und wird es zunehmend schwieriger, die optimalen Systemkomponenten zu identifizieren und zu dimensionieren.

Heute stehen verschiedenste Systemkomponenten zur Auswahl, die zudem miteinander in Verbindung stehen, sodass die Auswahl und Dimensionierung der Komponenten ganzheitlich betrachtet werden muss. Hierzu steht zudem neben der Ökonomie auch die Ökologie – insbesondere die Reduktion der CO2-Emissionen – im Vordergrund. Eigenverbrauchsquoten und Autarkiegrade, aber auch das der Netzbelastung und die Berücksichtigung regulatorischer Rahmenbedingungen stehen im Fokus.

Aufgrund der gestiegenen Komponentenvielfalt und der verschiedenen Abhängigkeiten zwischen den Komponenten sind individuelle und detaillierte Analysen notwendig, um die für den jeweiligen individuellen Anwendungsfall optimalen Komponenten zu identifizieren und zu dimensionieren.

Simulationssoftware zur Optimierung der Dimensionierung und Betriebsführung des Energiesystems

Mithilfe der am Fraunhofer IFAM entwickelten Simulationssoftware können verschiedenste Energiesysteme analysiert und die Auswahl und Dimensionierung der Systemkomponenten optimiert werden. Durch zusätzliche Integration eines mathematischen Solvers kann neben der Systemdimensionierung auch die Betriebsweise des Systems optimiert werden.

Insgesamt können verschiedenste Energiesysteme mit unterschiedlichen Komponenten abgebildet und untersucht werden. Diese können zum Beispiel Elektrofahrzeuge, elektrische Energiespeicher, PV-Anlagen oder Wärmepumpen umfassen. Aber auch die Integration von kundenspezifischen Spezialanlagen oder von in der Entwicklung befindlichen Komponenten in die Simulationsumgebung ist aufgrund der vorhandenen Schnittstellen möglich. Für die modellhaft abgebildeten Energiesysteme können u. a. die (zukünftigen) Energieflüsse bestimmt werden, aus denen sich eine Vielzahl weiterer Kennzahlen abbilden lassen.

Vielfältige Potenziale für Vehicle to X (V2G, V2H) und mehr

So können beispielsweise die Potenziale von alternativen Energie- und Lademanagementvarianten oder von Vehicle to X-Anwendungen untersucht und detailliert analysiert werden. Hierbei können sowohl wirtschaftliche Fragestellungen betrachtet als auch Analysen zu CO2-Emissionen, zur Netzbelastung oder einer Vielzahl weiterer Aspekte durchgeführt werden. 

Somit können verschiedene Energiesystemkonfigurationen im Rahmen von Simulationsrechnungen analysiert und anhand verschiedener Gesichtspunkte miteinander verglichen werden, wobei hier insbesondere die Themen Ökonomie und Ökologie im Vordergrund stehen. Die Ergebnisse dieser Analysen liefern wertvolle Informationen und bieten eine wichtige Entscheidungsgrundlage für Investitionen in das eigene Energiesystem.

Dies führ zu einer optimalen Dimensionierung neuer Komponenten, die in dem Energiesystem integriert werden, und ermöglicht Aussagen zu Ökonomie und Ökologie (insbesondere Zu CO2-Emissionen bzw. -Reduktion) Eigenverbrauchsquoten, Autarkiegraden als auch zu Netzbelastung unter der Berücksichtigung regulatorischer Rahmenbedingungen.