Einbinden von Speichern
TOP-Energy bietet die Möglichkeit, Speicher in die zeitabhängige Simulation bzw. Optimierung einzubinden. Um eine sinnvolle Be- und Entladestrategie zu erreichen, sind einige Einstellungen im Simulator zu beachten.
In dem folgenden Schema ist die Einbindung von Speichern in ein Energiesystem dargestellt.
Einbindung thermischer Speicher
Bei der Einbindung von Wärmespeichern gibt es zwei Möglichkeiten.
Die Option Wärmespeicher erlaubt eine Umfahrung des Speichers und eine optionale Be- und Entladung. Die Verschaltung ist auf der rechten Seite oben dargestellt.
Die Option Hydraulische Weiche führt zu einer Entkopplung der Be- und Entladeseite des Speichers. Die gesamte thermische Energie wird in diesem Fall durch den Speicher geführt. Diese Verschaltung sieht man rechts unten. Energetisch hat die Auswahl keine Auswirkung. Lediglich die Temperaturen können sich unterscheiden.
Speicherbeladestrategie
Wenn man einen Speicher in das Energiesystem einbindet, ohne eine Regelung festzulegen, tendiert die Optimierung in jedem einzelnen Zeitschritt immer dazu, den Speicher zu entladen. Energie aus dem Speicher ist im Allgemeinen kostengünstiger als Energie, die aus Primärenergie umgewandelt werden muss.
Speicher zum Puffern nicht regelbarer Anlagen
Eine Ausnahme sind nicht regelbare Energieerzeuger, wie zum Beispiel Solarthermie oder Photovoltaik. Bei diesen Technologien kann ein Überangebot an thermischer oder elektrischer Energie bei fehlendem Bedarf in dem Speicher gepuffert werden. Es ist darauf zu achten, dass der Speicher groß genug ist, um diese überschüssige Energie aufzunehmen.
Speichergröße mit TOP-Energy bestimmen
Wenn Sie die mindestens erforderliche Speichergröße nicht kennen, können Sie diese mit TOP-Energy bestimmen. Legen Sie dazu einfach einen viel zu großen Speicher an, lassen Sie die Simulation einmal durchlaufen und ermitteln Sie die notwendige Speichergröße aus dem maximalen Speicherfüllstand: Ausgabedaten → Technische Ausgabedaten → Energiegehalt im Speicher → Speicherfüllstand.
Drei Methoden zur Umsetzung der Speicherbeladungsstrategie
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die sofortige Entladung des Speichers zu umgehen. Drei Möglichkeiten werden im Folgenden mit ihren Vor- und Nachteilen vorgestellt: die Einschaltreihenfolge, die Optimierung mit Look-Ahead und die Programmierbare Steuerung.
Einschaltreihenfolge
In den meisten Fällen ist eine Speicherbeladestrategie über eine Einschaltreihenfolge realisierbar. Hier kann die Be- und Entladepriorität ausgewählt werden. Zum Beispiel führt die unten dargestellte Einstellung in einem Fall mit BHKW, Kessel und Speicher dazu, dass thermische Energie mit höchster Priorität im BHKW erzeugt wird. Ist die thermische Nennleistung des BHKW erreicht, wird der Speicher entladen. Erst wenn der Speicher nicht mehr ausreichend Energie liefert, wird Energie im Kessel erzeugt. Umgekehrt wird der Speicher vom BHKW beladen, das heißt, das BHKW fährt mit maximal möglicher Leistung, um den Speicher zu beladen.
Im Falle mehrerer Speicher oder zusätzlicher Netzkomponenten mit Einspeisung (z. B. Stromversorger) muss möglicherweise die Be- und Entladepriorität einzeln bestimmt werden. Dies ist im Bild unten dargestellt. Es ist zu beachten, dass in der Prioritätenliste als Beladung auch die Netzeinspeisung eingetragen werden muss.
Gespeist durch Priorität < 2 heißt, dass Komponenten mit einer Priorität kleiner als zwei hochgefahren werden, um eine Einspeisung in Komponenten mit dieser Beladepriorität zu erreichen.
Die beiden hier geschilderten Einstellungen verwenden den Speicher als Puffer für das BHKW.
Optimierung mit Look-Ahead (Zeitfenster)
Wenn eine Einschaltreihenfolge nicht gewünscht ist, kann eine Optimierung mit Look-Ahead durchgeführt werden. In einer Vorausschau (Look-Ahead) wird die Arbeitsweise des Speichers optimiert.
Der Speicher wird dann beladen, wenn die Gestehungskosten der Wärme geringer sind als zu einem späteren Zeitpunkt. Zu dem späteren Zeitpunkt wird die Energie aus dem Speicher wieder entnommen.
Programmierbare Steuerung
Die dritte Möglichkeit, Speicherbeladestragien zu realisieren, ist die Verwendung von programmierbaren Steuerungen. Mit Hilfe der programmierbaren Steuerungen kann die Speicherbeladung oder auch ein gewünschter Speicherfüllstand abhängig von äußeren Parametern (wie zum Beispiel dem Strompreis, der Tageszeit oder der Solarstrahlung) gesetzt werden. Ein einfaches Beispiel ist unten dargestellt.
In dem dargestellten Beispiel wird der Strompreis zum jeweiligen Zeitpunkt mit einer festen Zahl aus dem fixen Eingang verglichen. Wenn der Strompreis kleiner als diese festgelegte Zahl ist, wird der Speicher mit 50 kW beladen.
