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DevMoTES - Methodenentwicklung zur beschleunigten Generierung von thermischen Energiespeichermodellen für transiente Systemsimulationen

Das Ziel dieses Dissertationsprojekts ist die Entwicklung neuer Methoden zur Erstellung thermischer Energiespeichermodelle für dynamische Systemsimulationen. Mit diesen Methoden soll die Entwicklung numerischer Modelle schneller, effizienter und kostengünstiger werden.

Der Wärmesektor ist für mehr als die Hälfte des gesamten Endenergiebedarfs und damit für einen erheblichen Teil der CO2-Emissionen der Europäischen Union verantwortlich. Die Dekarbonisierung des Wärmesektors ist daher von großer Bedeutung, wenn wir unsere langfristigen Klimaziele erreichen wollen. Thermische Energiespeicher (TES) sind dabei eine Schlüsseltechnologie und können einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien zukünftiger Energiesysteme leisten. Aufgrund aufkommender neuer Technologien und der zunehmenden Komplexität der Systeme spielt die numerische Modellierung und Simulation eine immer wichtigere Rolle. Mehrjährige dynamische Systemsimulationen mit geeigneten TES-Modellen sind sowohl für Auslegungs- und Regelungsoptimierungen als auch für detaillierte technische, ökonomische und ökologische Systemanalysen notwendig. Die Entwicklung geeigneter Modelle ist jedoch zeitaufwendig und kostspielig. Deshalb ist das zentrale Ziel dieses Projektes die Entwicklung von gezielten Methoden zur Beschleunigung dieses Prozesses.

Grundlage des Projekts ist die Entwicklung von Großwärmespeicher-Modellen sowie Modellen thermochemischer Speicher, zwei aufkommenden Speichertechnologien, die derzeit in laufenden Forschungsprojekten bei AEE INTEC untersucht werden. Um die Plausibilität, Genauigkeit und Anwendbarkeit der entwickelten Modelle sicherzustellen, werden diese mit realen Messdaten validiert und in entsprechenden Systemsimulationen getestet. Darüber hinaus wird zur Beschleunigung des Modellierungsprozesses die akausale, gleichungsbasierte, objektorientierte Modellierungssprache Modelica verwendet. Wie Studien zeigen, kann die kausale Modellierung mit Modelica den Modellierungsprozess im Vergleich zu herkömmlichen kausalen Modellierungswerkzeugen, wie TRNSYS, aufgrund der höheren Wiederverwendbarkeit, Erweiterbarkeit und Anpassbarkeit der Modelle um ein Vielfaches beschleunigen.

Schließlich werden die gewonnenen Erkenntnisse und Inhalte der Modellentwicklung in allgemeinen Methodiken, Entwicklungsmodulen und Modellierungs-Toolkits gebündelt, um zukünftig einen zeit- und kosteneffizienteren Modellierungsprozess zu ermöglichen.

Portrait Michael  Reisenbichler

Projektleiter

DI Michael Reisenbichler

Auftraggeber

Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG)

Projektkoordination

AEE - Institut für nachhaltige Technologien

Status

laufend