Funktionsweise der energetischen Auswertung

Energiebilanz

Die Energieströme eines Energiesystems werden in den Komponenten bilanziert, in die Variantenanalyse übertragen und dort aufbereitet angezeigt.

Nach erfolgreich abgeschlossener Simulation lassen sich die Massen-, Energie- (Enthalpie-) und Exergieströme im Schema in Form einer Sankey-Darstellung anzeigen.

Der Variantenvergleich erfasst die in den Variantenanalyse-Knoten erfassten Energiebilanzen von bis zu vier Energiesystemvarianten.

Die Ergebniszeitreihen, welche die Energiebilanz einer einzelnen Komponente oder des Energiesystems eines ganzen Schemas widerspiegeln, können automatisch im ETA geöffnet werden. Alle – je nach Wahl des Elements im Projektexplorer – im Schema oder in der Komponente umgewandelten, ein- oder ausgehenden Energiemengen werden dann in Stapelplots nach Energieformen sortiert im ETA dargestellt. Bei der Wahl des Schemas werden alle im Schema-System umgewandelten, ein- oder ausgehenden Energiemengen dargestellt (siehe folgende Abbildung).

Markieren Sie die Komponente oder das Schema im Projektexplorer und rufen Sie die Funktion mit dem Button Ergebniszeitreihen im Start-Ribbon oder über den Kontextmenüeintrag Engineering Time Series Analyzer → Energiebilanz-Zeitreihen im ETA öffnen im Projektexplorer auf (siehe folgende Abbildung).

Energiedaten in den technischen Komponenten

Wesentliche Daten der Energiebilanz eines Energiesystems sind in den Ein- und Ausgabedaten-Formularen der technischen Komponenten hinterlegt.

Eingabedaten

In den Eingabedaten der technischen Komponenten werden unter anderem die Leistungsgrenzen festgelegt, zum Beispiel in den Versorgern die maximale Lieferleistung und in den Energiewandlungsanlagen die Nennleistungen und Wirkungsgrade. In den Bedarfskomponenten werden in der Regel Zeitreihen, wie z. B. ein Strom- oder Wärmelastgang, hinterlegt.

Während der Simulation wird der Betrieb der Energiewandlungsanlagen anhand der Energiebilanzen so berechnet, dass die jeweiligen Bedarfe des Energiesystems gedeckt werden. Hierbei werden die jeweiligen Leistungsgrenzen der Versorger und Wandlungsanlagen berücksichtigt. Die ideale Betriebsweise in einem System mit Freiheitsgraden berechnet TOP-Energy mittels Optimierung während des Simulationsablaufes.

Ausgabedaten

Die Ausgabedaten der technischen Komponenten enthalten jeweils ein eigenes Formular Energiebilanz, in dem die ein- und ausgehenden Energieströme, wie sie an die Variantenanalyse weitergeleitet werden, angezeigt werden.

Für die Versorger wird die Endenergielieferung (z. B. Abgegebene elektrische Leistung des Stromversorgers) und ggf. auch die Einspeisung (Aufgenommene elektrische Leistung, siehe folgende Abbildung) angezeigt.

Auch dieTechnischen Ausgabedaten enthalten die ein- und ausgehenden Energieströme. Bei den Wandlungsanlagen, z. B. BHKW, sind beispielsweise die aus den Wirkungsgraden und dem Teillastverhalten resultierenden Energieströme einzusehen. In den Technischen Ausgabedaten der Bedarfe werden die aufgenommenen Leistungen der jeweiligen Energieform angezeigt. Die Technischen Ausgabedaten der Versorger enthalten die abgegebene Leistung (Strom-, Kälte- und Wärmeversorger) bzw. die gelieferte Energiemenge (Gasversorger) und die aufgenommene Leistung (Stromversorger).

Energetische Auswertung in der Variantenanalyse

Die Energiebilanz hat im Formular des Variantenanalyse-Knotens unter dem Reiter Startjahr einen eigenen Unterreiter (siehe folgende Abbildung mit der Energiebilanz des Strombedarfs).

Ein Energiebilanz-Formular ist nach folgenden Energieträgern und Energieformen, sofern sie in der Variante vorkommen, aufgeschlüsselt und durch Überschriften gegliedert.

Jede Energieform und jeder Energieträger kann durch weitere Unterüberschriften gegliedert sein, z. B. kann sich Strom in Strombedarf, Stromversorgung, Netzeinspeisung Strom und Netzbezug Strom unterteilen. Wärmeverluste an die Umgebung werden in der Energiebilanz der Variante nicht angezeigt. Daher gibt es keine Unterüberschrift für die Umgebung (Frischluft). Es werden nur die im System der betreffenden Variante vorhandenen Energieformen und -träger aufgeführt.

Das Formular Startjahr enthält die Angaben zum Start- bzw. Referenzjahr, auch wenn keine zusätzlichen Stützjahre vorgegeben wurden. Bei Verwendung des Szenarienmanagers befindet sich zusätzlich unter jedem Stützjahr-Reiter ein eigenes Unterformular für die Energiebilanz des Stützjahres (siehe folgende Abbildung).