ecoControl

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  • Eine dezentrale Energieversorgung ist ein erster Schritt in Richtung Energiewende. Dabei werden auch in Mehrfamilienhäusern vermehrt verschiedene Strom- und Wärmeerzeuger eingesetzt. Besonders in Deutschland kommen in diesem Zusammenhang Blockheizkraftwerke immer häufiger zum Einsatz, weil sie Gas sehr effizient in Strom und Wärme umwandeln können. Außerdem ermöglichen sie, im Zusammenspiel mit anderen Energiesystemen wie beispielsweise Photovoltaik-Anlagen, eine kontinuierliche und dezentrale Energieversorgung. Bei dem Betrieb von unterschiedlichen Energiesystemen ist es wünschenswert, dass die Systeme aufeinander abgestimmt arbeiten. Allerdings ist es bisher schwierig, heterogene Energiesysteme effizient miteinander zu betreiben. Dadurch bleiben Einsparungspotentiale ungenutzt. Eine zentrale Steuerung kann deshalb die Effizienz des Gesamtsystems verbessern. Mit ecoControl stellen wir einen erweiterbaren Prototypen vor, der die Kooperation von Energiesystemen optimiert und Umweltfaktoren miteinbezieht. Dazu stelltEine dezentrale Energieversorgung ist ein erster Schritt in Richtung Energiewende. Dabei werden auch in Mehrfamilienhäusern vermehrt verschiedene Strom- und Wärmeerzeuger eingesetzt. Besonders in Deutschland kommen in diesem Zusammenhang Blockheizkraftwerke immer häufiger zum Einsatz, weil sie Gas sehr effizient in Strom und Wärme umwandeln können. Außerdem ermöglichen sie, im Zusammenspiel mit anderen Energiesystemen wie beispielsweise Photovoltaik-Anlagen, eine kontinuierliche und dezentrale Energieversorgung. Bei dem Betrieb von unterschiedlichen Energiesystemen ist es wünschenswert, dass die Systeme aufeinander abgestimmt arbeiten. Allerdings ist es bisher schwierig, heterogene Energiesysteme effizient miteinander zu betreiben. Dadurch bleiben Einsparungspotentiale ungenutzt. Eine zentrale Steuerung kann deshalb die Effizienz des Gesamtsystems verbessern. Mit ecoControl stellen wir einen erweiterbaren Prototypen vor, der die Kooperation von Energiesystemen optimiert und Umweltfaktoren miteinbezieht. Dazu stellt die Software eine einheitliche Bedienungsoberfläche zur Konfiguration aller Systeme zur Verfügung. Außerdem bietet sie die Möglichkeit, Optimierungsalgorithmen mit Hilfe einer Programmierschnittstelle zu entwickeln, zu testen und auszuführen. Innerhalb solcher Algorithmen können von ecoControl bereitgestellte Vorhersagen genutzt werden. Diese Vorhersagen basieren auf dem individuellen Verhalten von jedem Energiesystem, Wettervorhersagen und auf Prognosen des Energieverbrauchs. Mithilfe einer Simulation können Techniker unterschiedliche Konfigurationen und Optimierungen sofort ausprobieren, ohne diese über einen langen Zeitraum an realen Geräten testen zu müssen. ecoControl hilft darüber hinaus auch Hausverwaltungen und Vermietern bei der Verwaltung und Analyse der Energiekosten. Wir haben anhand von Fallbeispielen gezeigt, dass Optimierungsalgorithmen, welche die Nutzung von Wärmespeichern verbessern, die Effizienz des Gesamtsystems erheblich verbessern können. Schließlich kommen wir zu dem Schluss, dass ecoControl in einem nächsten Schritt unter echten Bedingungen getestet werden muss, sobald eine geeignete Hardwarekomponente verfügbar ist. Über diese Schnittstelle werden die Messwerte an ecoControl gesendet und Steuersignale an die Geräte weitergeleitet.show moreshow less
  • The energy turnaround in Germany affects not only big industries but also smaller advocates who are interested in cost-efficient and regenerative energy supply. The observable signs of decentralized supply indicate that many individuals are eager to employ affordable energy devices, such as solar power systems, by themselves. Owners or managers of multi-family residential buildings, for example, install heterogeneous sets of devices that have to satisfy the varying demands of tenants. These devices are primarily influenced by environmental factors such as the weather. Independently, on-site cogeneration units are increasingly used to produce both electrical and thermal energy in a dependable and decentralized way. While having an arguably good efficiency on their own, such energy systems, however, are not built to cooperate in an heterogeneous installation. Hence they can negatively affect overall costs or impair the optimal ecological energy usage. We propose a centralized, extensible control platform that supportsThe energy turnaround in Germany affects not only big industries but also smaller advocates who are interested in cost-efficient and regenerative energy supply. The observable signs of decentralized supply indicate that many individuals are eager to employ affordable energy devices, such as solar power systems, by themselves. Owners or managers of multi-family residential buildings, for example, install heterogeneous sets of devices that have to satisfy the varying demands of tenants. These devices are primarily influenced by environmental factors such as the weather. Independently, on-site cogeneration units are increasingly used to produce both electrical and thermal energy in a dependable and decentralized way. While having an arguably good efficiency on their own, such energy systems, however, are not built to cooperate in an heterogeneous installation. Hence they can negatively affect overall costs or impair the optimal ecological energy usage. We propose a centralized, extensible control platform that supports low-effort integration and efficient cooperation of heterogeneous energy production and storage units. Our prototype ecoControl shows that such a software system can be used to optimize the communication protocol of energy devices in multi-family residential buildings. In addition a simulation of the devices and forecasts of both energy supply and demand facilitate an advanced configuration of the system to enable an optimal drive. An intuitive user interface supports technicians, managers or owners to monitor and adjust the operation of installed devices to accommodate given conditions - even if not anticipated by the manufacturer. In several example cases, we illustrate how optimization algorithms can improve the use of heat storages to increase overall efficiency by a significant factor. Although further investigations with representative settings are needed, we argue that ecoControl can contribute to Germany's energy turnaround by projecting a novel perspective on the application of interdependent energy production and storage units.show moreshow less

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Metadaten
Author:Eva‐Maria Herbst, Fabian Maschler, Fabio Niephaus, Max Reimann, Julia Steier, Tim FelgentreffORCiDGND, Jens Lincke, Marcel Taeumel, Robert HirschfeldORCiDGND, Carsten Witt
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus4-72147
ISBN:978-3-86956-318-3
ISSN:1613-5652 (print)
ISSN:2191-1665 (online)
Subtitle (German):Entwurf und Implementierung einer Software zur Optimierung heterogener Energiesysteme in Mehrfamilienhäusern
Subtitle (English):design and implementation of a prototype for optimizing heterogeneous energy systems in multi‐family residential buildings
Series (Serial Number):Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam (93)
Publisher:Universitätsverlag Potsdam
Place of publication:Potsdam
Document Type:Monograph/Edited Volume
Language:German
Year of first Publication:2015
Year of Completion:2015
Publishing Institution:Universität Potsdam
Publishing Institution:Universitätsverlag Potsdam
Release Date:2015/04/20
Tag:Algorithmen; Blockheizkraftwerke; Effizienz; Energiesparen; Mehrfamilienhäuser; Optimierungen; Prognosen
algorithms; cogeneration units; efficiency; energy savings; forecasts; multi-­family residential buildings; optimizations
Issue:93
Pagenumber:viii, 142
RVK - Regensburg Classification:ST 230
Organizational units:An-Institute / Hasso-Plattner-Institut für Digital Engineering gGmbH
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 004 Datenverarbeitung; Informatik
Publication Way:Universitätsverlag Potsdam
Licence (German):License LogoKeine Nutzungslizenz vergeben - es gilt das deutsche Urheberrecht
Notes extern:
In Printform erschienen im Universitätsverlag Potsdam:

ecoControl : Entwurf und Implementierung einer Software zur Optimierung heterogener Energiesysteme in Mehrfamilienhäusern / Eva-Maria Herbst, Fabian Maschler, Fabio Niephaus, Max Reimann, Julia Steier, Tim Felgentreff, Jens Lincke, Marcel Taeumel, Robert Hirschfeld, Carsten Witt. – Potsdam: Universitätsverlag Potsdam, 2015. – vii, 143 S. : graph. Darst.
(Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Softwaresystemtechnik an der Universität Potsdam ; 93)
ISSN (print) 1613-5652
ISSN (online) 2191-1665
978-3-86956-318-3
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