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Optimale Anlagengröße bestimmen

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Zwei mögliche Verfahren

TOP-Energy bietet die Möglichkeit, die optimale Anlagengröße für eine Neuanlage nach verschiedenen Kriterien zu bestimmen. Je nachdem, um welches Energiesystem es sich handelt und für wie viele Anlagen die optimale Größe bestimmt werden soll, stehen zwei unterschiedliche Verfahren zur Verfügung.

Anlagengröße mittels Strukturoptimierung bestimmen

Die einfachste Möglichkeit, die Anlagengröße zu optimieren, ist die Strukturoptimierung. Sie bietet sich insbesondere dann an, wenn mehrere Anlagen simultan optimiert werden sollen. Die Strukturoptimierung ist im Artikel Funktionsweise der Strukturoptimierung detailliert beschrieben. Das Tutorial Strukturoptimierung der Kraft-Wärme-Kopplung demonstriert, wie die optimalen Anlagengrößen für eine Absorptionskältemaschine und ein BHKW gefunden werden.

Die Parametrierung des Teillastverhaltens erfolgt bei Strukturoptimierung nur über relative und nicht über absolute Teillasten. Der KWK-Zuschlag ist von der Anlagengröße abhängig und steht daher für die Strukturoptimierung nur eingeschränkt zur Verfügung.

Anlagengröße mittels Parameterstudie bestimmen

Auch mit der Parameterstudie  kann die Nennleistung einer Anlage oder die Kapazität eines Speichers variiert werden, und dabei wird ein größerer Parameterraum abgesucht. Die Parameterstudie untersucht die Abhängigkeit der Sensitiven Ausgabevariablen von verschiedenen Parametern und optional von Zusätzlichen gekoppelten Parametern. Die Sensitivitätsanalyse führt für jede Stützstelle der variablen Parameter eine Simulation mit einer Wirtschaftlichkeitsbewertung durch. Als sensitive Ausgabevariablen lassen sich die Zielgrößen (Primitive) auswählen (z. B. Dynamische Amortisationszeit, Summe Primärenergieeinsatz, Interner Zinsfuß). Als Ergebnis erhält man die Größe der Anlage in Abhängigkeit von dem variablen Parameter. Wenn diese Funktion ein Minimum bzw. ein Maximum hat, liegt an dieser Stelle die optimale Anlagengröße.

Das Tutorial Strukturoptimierung der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung zeigt den Vorgang. Zum Beispiel wird dort die Größe des BHKW optimiert. Dazu wird die elektrische Nennleistung als variabler Parameter gewählt. Für jede Größe werden eine Simulation, eine Variantenbewertung und ein Variantenvergleich durchgeführt. Anschließend werden der Kapitalwert und die Amortisationszeit der Investition in das BHKW ausgewertet. Die Vorgaben sind in den folgenden Abbildungen dargestellt.

Das folgende Diagramm zeigt den Kapitalwert in Abhängigkeit von der Leistung. In diesem Beispiel erreicht der Kapitalwert bei einer Anlagengröße von 59 kW sein Maximum. Demnach ist in diesem Fall eine Anlagengröße von 59 kW bezogen auf den Kapitalwert die beste Wahl.

Diskrete Anlagengrößen in der Parameterstudie

Wenn die Anlagengröße in der Analyse diskrete Größen annehmen soll, kann man in der Parameterstudie diskrete Werte vorgeben. Dann werden, anstatt den Lösungsraum linear abzutasten, die Werte aus der Tabelle eingesetzt und ausgewertet. Die Auswahl ist im folgenden Screenshot dargestellt.

Andere Nennleistungen und Investitionskosten variieren

Im Zuge der Variation des führenden variablen Parameters (z. B. Elektrische Nennleistung) können auch andere Parameter parallel variiert werden. Dies ist zum Beispiel sinnvoll, wenn der Wirkungsgrad von der Nennleistung der Anlage abhängig ist. Wenn zum Beispiel der elektrische Wirkungsgrad mit steigender Größe des BHKW wächst, kann in der Parameterstudie als Zusätzlicher gekoppelter Parameter der Elektrische Nennwirkungsgrad ausgewählt werden.

Es können auch weitere Parameter, wie zum Beispiel die Investitionskosten, unabhängig von den anderen Parametern untersucht werden.

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