Energiesystem¶
Die Berechnungen dieses StEmp-Tools umfassen u.a. die Erzeugung, den Bedarf und die Speicherung von elektrischer und thermischer Energie über ein Kalenderjahr. Was auf den ersten Blick wie eine simple Bilanzierung von Energiemengen anmuten könnte, ist in Wirklichkeit ein Energiesystemmodell, das mit Hilfe einer linearen Optimierung gelöst wird.
Für die Optimierung wird das vom RLI mitentwickelte Open Energy System Modelling Framework (oemof) eingesetzt. oemof ist ein freies, offenes und gut dokumentiertes Framework für die Modellierung und Optimierung von Energieversorgungssystemen.
Die Eingangsparameter für das Modell sind einerseits vorberechnete Daten wie beispielsweise Zeitreihen zur Einspeisung oder Heizwärebedarf und andererseits die durch den/die BenutzerIn einstellbaren Größen wie z.B. installierte Windleistung. Die Ergebnisse werden im Anschluss an die Optimierung aufbereitet und im Tool dargestellt.
Struktur und Vereinfachungen¶
Das Energiesystemmodell wird über Komponenten definiert (bspw. Erzeuger und Verbraucher), die an Busse angeschlossen werden an welchen ein Austausch stattfindet. Aus diesem Modell wird ein lineares Optimierungsproblem erstellt, das durch einen Solver gelöst wird.
Aus verschiedenen Gründen sind Vereinfachungen notwendig, um ein sinnvolles Gleichgewicht aus Genauigkeit und Rechenzeit herzustellen.
| Zeitraum: | Die Optimierung erstreckt sich über den Zeitraum von 1 Kalenderjahr in 1h-Schritten. |
|---|---|
| Perfect Foresight: | |
| Aus den gegebenen Randbedingungen wird ein Gesamtproblem erstellt, der Zustand aller Komponenten des Energiesystems wie z.B. Erzeuger ist zu jedem Zeitpunkt bekannt (im Gegensatz zu bspw. Rolling-Horizon-Verfahren) | |
| Modelltopologie: | |
| Die antreibenden Modelldaten selbst liegen gemeindescharf vor, werden zugunsten der Rechenzeit jedoch zusammengefasst und an einen zentralen elektrischen Bus angeschlossen. So werden z.B. die Einspeisezeitreihen der Windenergieanlagen aller 20 Gemeinden in einer einzigen Komponente aggregiert und mit diesem Bus verbunden. Im Ergebnis besteht das Modell aus einem Einspeiser pro Technologie (Wind, FF-PV, Dach-PV, …) und einem Verbraucher pro Sektor (Haushalte, GHD u. Landwirtschaft, Industrie). Für die Ergebnisdarstellung in der Karte findet eine Desaggregation statt. | |
Mehr über die Integration des Energiesystems in das Tool erfahren sie unter Für EntwicklerInnen.