Netzsimulation als virtueller Prototyp

Im Projekt TransUrban.NRW stellt das ectogrid als innovatives Wärme- und Kältenetz einen zentralen Baustein für die Energieplattform im Quartier dar. Um dessen Vorteile gezielt nutzbar zu machen, ist ein dynamischer Netzbetrieb mit neuen Regelstrategien nötig. Damit diese Potentiale bereits im Planungsprozess berücksichtigt werden können, liegt der Schwerpunkt von heatbeat engineering auf der Erstellung dynamischer Simulationsmodelle für die thermischen Netze. Diese Modelle werden als virtuelle Prototypen für die Bewertung des Netzbetriebs sowie als Test- und Entwicklungsumgebung für passende Regelstrategien genutzt. So kann der Netzbetrieb bereits frühzeitig optimiert werden.

Von der Idee zur Simulation

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Um die besten Versorgungslösungen zu finden und die Projektziele erreichen zu können, muss das Systemmodell den dynamischen Betrieb detailgetreu abbilden. Gleichzeitig muss der Prozess für die Modellerstellung ebenfalls dynamisch auf den Projektverlauf und die sich ändernden Randbedingungen anpassbar sein. Je schneller die Ideen aller Projektbeteiligter und Änderungen im Planungsstand in den Simulationsmodellen berücksichtigt werden können, desto besser können die Potentiale der dynamischen Quartiersversorgung genutzt werden. 

Dazu setzt heatbeat engineering auf innovative Software-Lösungen, um die Prozesse der Modellierung und Simulation vom Eingang des aktuellen Planungsstands bis zur Auswertung der Simulationsergebnisse soweit wie möglich zu automatisieren. Grundlage ist ein modularer Modellansatz, in dem Modellkomponenten effizient zu einem Systemmodell zusammengeführt werden. So können effizient verschiedene Varianten verglichen und bewertet werden, um im Austausch mit allen Projektbeteiligten die vielversprechendsten Lösungsansätze herauszuarbeiten. Daher ist neben der Anwendung auf die Projektquartiere auch die Weiterentwicklung der Modelle sowie der Modellerstellung ein Teil des Projektbeitrags. 

Modellierung der Netze als Energieplattform

Im ectogrid sollen die gleichzeitig anfallenden Wärme- und Kältebedarfe ausbalanciert und die Energiezufuhr in das thermische Netz minimiert werden. Darüber hinaus ist der Netzbetrieb über die dezentralen Wärmepumpen und Kältemaschinen eng mit dem Stromnetz verbunden. So wird das thermische Netz zur Energieplattform, in dem die effiziente Energieverteilung eine entscheidende Rolle einnimmt. Diesen Anforderungen tragen unsere Modelle Rechnung, in dem das thermische und hydraulische Verhalten von Netz und angeschlossenen Gebäuden detailliert abgebildet wird. Schnittstellen zum Stromnetz und der übergeordneten Regelung ermöglichen zudem eine Kopplung verschiedener Modelle.

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