Zeitreihe mit Wärmelastgang erstellen
Zur Simulation von Energiesystemen mit Wärmebedarf ist die Vorgabe des Wärmebedarfs in seinen zeitlichen Schwankungen als Zeitreihe sinnvoll, um die Effekte dieser Schwankungen auf das gesamte Energiesystem mit seinen verschiedenen Energiequellen, Bedarfen und Speicherlösungen zu berücksichtigen. Liegen keine ausreichenden Messungen der Wärmelast im zeitlichen Verlauf vor, können Sie mit dem ETA einfach anhand des Gesamtwärmebedarfs den Wärmelastgang zum Beispiel für ein Jahr annähernd bestimmen. Die ETA-Methode errechnet den Wärmelastgang auf der Basis einer Außentemperaturzeitreihe und der in der Software hinterlegten Erfahrungswerte für verschiedene Bedarfstypen.
Voraussetzungen
Eine Außentemperaturzeitreihe, die den Zeitraum und das Zeitraster für die zu erzeugende Wärmelastgangszeitreihe im ETA vorgibt, ist die notwendige Voraussetzung für die Anwendung der Methode.
Für den von der Temperaturzeitreihe abgedeckten Zeitraum benötigen Sie den Gesamtwärmebedarf. Wenn keine Messwerte vorliegen, schätzen Sie diesen.
Methode anwenden
Vor dem Start der Methode öffnen Sie die Zeitreihe der Umgebungstemperatur, auf deren Grundlage die Zeitreihe des Wärmelastgangs erstellt werden soll, im ETA. Dann rufen Sie die Methode Wärmelastgang erzeugen mit dem 
Button im Projekt-Ribbon in der Gruppe Neue Zeitreihen auf (siehe folgende Abbildung).
Alternativ rufen Sie die Methode über das Kontextmenü der Temperaturzeitreihe im Projektexplorer unter Methoden → Zeitreihen umrechnen auf (siehe folgende Abbildung).
Es öffnet sich das folgende Dialogfenster, in dem Sie zuerst oben aus den im ETA geöffneten Zeitreihen die Temperaturzeitreihe als Grundlage für den Wärmelastgang auswählen und dann die weiteren Parameter vorgeben. Wählen Sie eine konkrete Temperaturzeitreihe. Die Methode funktioniert nur mit konkreten und nicht mit abstrakten Zeitreihen, denn es müssen konkrete Zeitpunkte vorgegeben werden. Temperaturen über 40 °C werden während der Berechnung auf 40 °C reduziert, um entsprechend den Rechenvorschriften Ergebnisse für die Tageswerte zu bestimmen.
Typ
Anhand des Typs gehen Nutzungsverhalten, Heizungs- und Warmwasserverbrauch, Anteile von Prozess- und Heizungswärme, Gebäudetypen, Tageszeit-, Wochentags- und saisonale Schwankungen in die Berechnung zum Beispiel in Form von Profilfaktoren, Koeffizienten, normierten Stundenwerten (Stundenfaktoren) und Wochentagsfaktoren ein.
Wählen Sie den Typ des Wärmebedarfs aus der Drop-down-Liste. Die zur Auswahl stehenden Typbezeichnungen bestehen jeweils aus einer deutschen Abkürzung und einem typischen Vertreter oder typischen Vertretern, die stellvertretend für eine weitaus größere Bandbreite an Anwendungen stehen. In der Abkürzung aus drei Buchstaben steht am Anfang H für Haushalt oder G für Gewerbe, danach folgt die Abkürzung für den Vertreter mit zwei Buchstaben. In der darunter liegenden Beschreibung ist aufgelistet, für welche Anwendungen der jeweilige Typ unter anderem passt, zum Beispiel Haushalte oder Betriebe mit bestimmten Eigenschaften, die weit über die enge Typbezeichnung hinausgehen können. Im Folgenden sind die zur Auswahl stehenden Typen mit Beispielen für ihre Anwendungsgebiete aufgelistet.
Die Methode stützt sich auf die Dissertation „Entwicklung und Anwendung parametrisierter Standard-Lastprofile“ von Mark Hellwig an der Technischen Universität München aus dem Jahr 2003 (https://mediatum.ub.tum.de/doc/601557/601557.pdf), welche die Verbrauchstypen nach Kategorien aufschlüsselt und die zugehörigen Faktoren und Vertrauensbereiche einzeln aufführt, und das folgende Programm:
Frolova, Kirena; te Heesen, Henrik (2023). Synthese von Wärmelastprofilen nach BDEW (Version vom 1. November 2023) [Computerprogramm]. Hochschule Trier. Verfügbar unter: umwelt-campus.de/energietools (Zugriff am: 01.02.2024).
Die Synthese orientiert sich an dem BDEW/VKU/GEODE-Leitfaden Abwicklung von Standardlastprofilen Gas. Die einzelnen Lastprofiltypen weisen eine unterschiedliche Temperaturabhängigkeit auf.
Die folgenden Diagramme zeigen die unterschiedliche Temperaturabhängigkeit einzelner Lastprofiltypen je nach Heiz- und Prozessgasabhängigkeit. Das erste Diagramm veranschaulicht die Heiz- und Prozessgasabhängigkeit der beispielhaft gewählten Lastprofiltypen.
Heiz- versus Prozessgasabhängigkeit verschiedener Lastprofiltypen
Das folgende Diagramm verdeutlicht die unterschiedliche Temperaturabhängigkeit und die unterschiedliche Höhe der Spitzenlasten der einzelnen Lastprofiltypen.
Normierter Wert der Tagesmenge h (h=1 bei 8 °C) in Abhängigkeit von der Außentemperatur
Je höher der Heiz- und je niedriger der Prozessgasanteil, umso größer ist die Temperaturabhängigkeit und umso höher sind die Spitzenlasten des Lastprofils. Dies veranschaulichen auch die Abbildungen 14 und 15 im „BDEW/VKU/GEODE-Leitfaden Abwicklung von Standardlastprofilen Gas“, herausgegeben von dem BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V., dem Verband kommunaler Unternehmen e. V. (VKU) und GEODE – Groupement Européen des entreprises et Organismes de Distribution d’Énergie, EWIV, am 29.03.2018 (https://www.vku.de/fileadmin/user_upload/Verbandsseite/Sparten/Energiewirtschaft/Gasthemen/nach_Leitfaden_SLP.pdf, abgerufen am 14.03.2024), der detaillierte Informationen zu den verwendeten Typen und Ausprägungen der Profile sowie die Formeln zu ihrer Berechnung enthält.
Subtyp
Der Subtyp bezeichnet die Ausprägung des Lastprofils entsprechend den Vorgaben der für Gaslastprofile eingesetzten Sigmoidfunktion der Technischen Universität München (TUM) und der linearisierten SigLinDe-Funktion der Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft, München (FfE). Letztere verschmilzt die Sigmoidfunktion mit der Heizgerade und der Warmwassergerade, erreicht damit mehr Schärfe im Übergangsbereich von der Heiz- zur Warmwasserphase und gleicht Fehler der reinen Sigmoidfunktion bei kalten Temperaturen und beim Warmwasserverbrauch im Sommer aus. Die erste Ziffer des Subtyps bezeichnet die Quelle: 0 steht für Sigmoid nach TUM, 3 für SigLinDe nach FfE. Die zweite Ziffer des Subtyps stellt die Ausprägung des Lastprofils entsprechend den Anteilen von Heiz- und Prozessgas dar: 1 steht für einen hohen Prozessgasanteil, 2 nur für einen erhöhten Prozessgasanteil, 3 für einen mittleren, 4 für einen erhöhten und 5 für einen hohen Heizgasanteil bezogen auf den Profiltyp. Die Profile 33 und 34 entsprechen weiterentwickelten Varianten der Ausprägungen 03 und 04. Folgende Subtypen stehen zur Auswahl:
Integral
Geben Sie das Integral der im gesamten Zeitraum der Temperaturzeitreihe benötigten Wärme und die dazugehörige Einheit, zum Beispiel kWh, ein.
Ausführen
Um den Dialog auszuführen, klicken Sie abschließend unten im Dialogfenster auf den Button OK.
Ergebniszeitreihe
Die Ergebniszeitreihe erhält den Namen Wärmelastgang. Befindet sich bereits eine gleichnamige Zeitreihe im Projekt-Explorer, wird an den Namen der neu gebildeten Zeitreihe eine Nummer in Klammern angefügt. Dazu wird mit 1 beginnend hochgezählt, je mehr Wärmelastgang-Zeitreihen bereits vorhanden sind, z. B. Wärmelastgang (1), Wärmelastgang (2) usw. Die Einheit der Wärmelastzeitreihe, zum Beispiel kW, wird von der des Integrals abgeleitet. Der Zeitraum und die zeitliche Auflösung entsprechen denen der Temperaturzeitreihe. Wenn diese beispielsweise in 15-Minuten-Schritten vorliegt, wird auch die Ergebniszeitreihe eine Schrittweite von 15 Minuten haben. Übertragen Sie die Ergebniszeitreihe in das TOP-Energy-Projekt und nutzen Sie sie dort für Simulationen.
