Sollce-TES - Fortgeschrittene Energiemanagementsteuerung für Eisspeicher mit Photovoltaik für Kühlanwendungen
Auf einen Blick
- Projektleiter/in : Prof. Dr. Frank Tillenkamp
- Co-Projektleiter/in : Christian Stahel
- Stellv. Projektleiter/in : Christian Jenni
- Projektstatus : laufend
- Drittmittelgeber : Bund (Bundesamt für Energie BFE)
- Projektpartner : Ostschweizer Fachhochschule OST / SPF Institut für Solartechnik
- Kontaktperson : Frank Tillenkamp
Beschreibung
In diesem Projekt soll ein innovatives Energiemanagementsystem, basierend auf einer modellprädiktiven Steuerung (MPC), entwickelt werden zur Optimierung des Betriebs sogenannter «SolIceTES»-Systeme für die Raumkühlung.
Ein SolIceTES-System besteht aus einem Eisspeicher mit Wendelwärmetauscher, gekoppelt mit einer Photovoltaikanlage und einer Kompressionskältemaschine. Mit solchen Systemen können Kühllastspitzen verschoben bzw. geglättet werden. Der Betrieb eines SolIceTES-Systems ist jedoch eine komplexe Aufgabe. Da die Kältemaschine bei Temperaturen unterhalb der Nutztemperatur betrieben wird, resultiert eine stark reduzierte Effizienz, wenn die Betriebsstrategie nicht sachgemäss optimiert wird. Es wird dazu ein Co-Simulationsrahmen entwickelt, der aus einem mathematischen Optimierer gekoppelt mit TRNSYS-Systemsimulationenbesteht.
In TRNSYS wird das SolIceTES-Systems detailliert modelliert und simuliert, während der Optimierer basierend auf vereinfachten Komponentenmodellen die MPC Steuerung darstellt und jeweils die optimalen Werte für die Kontrollparameter an TRNSYS übergibt, um die Systemkosten zu minimieren oder die Systemeffizienz zu maximieren.
Das wirtschaftliche und energetische Potenzial eines SolIceTES Systems mit MPC wird analysiert. Der entwickelte Co-Simulationsrahmen wird auf verschiedene Szenarien mit Schwerpunkt auf Bürogebäuden angewandt. Darüber hinaus wird der Nutzen des SolIceTES-Systems für Kühlanwendungen in Krankenhäusern, Supermärkten und der Fertigungsindustrie untersucht. Schliesslich werden die Vor- und Nachteile von SolIceTES mit MPC ermittelt, im Vergleich mit elektrischen Batterien und konventionellen Klimatisierungssystemen.