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Optimierte Kältesysteme

Schematische Darstellung Energieoptimierungssystem ENOS (Quelle: Jörg Bentz)
Schematische Darstellung Energieoptimierungssystem ENOS (Quelle: Jörg Bentz)

[23|07|2019]

Die Software ENOS spart Energie und verbessert die CO2-Bilanz

 

Energiesysteme zur Versorgung mit Strom, Wärme oder Kälte beinhalten viele unterschiedliche Komponenten, auch Wandler genannt.

Dabei bestehen vielfältige Möglichkeiten die Energieflüsse in diesen Systemen zu regeln und zu optimieren. Einerseits ist zu entscheiden, welche Komponenten in einem bestimmten Moment eingesetzt werden sollen und andererseits wie deren Betrieb optimal geregelt werden kann.

 

Jörg Bentz promoviert zu diesem Thema bei Prof. Dr. Christian Schweigler im Bereich Energie- und Gebäudetechnik der Fakultät für Versorgungs- und Gebäudetechnik, Verfahrenstechnik Papier und Verpackung, Druck- und Medientechnik. Dabei forscht Bentz mit dem Schwerpunkt, wie sich Kälteversorgungssysteme dynamisch optimieren lassen: „Wir arbeiten an intelligenten Lösungen als Teil der Energiewende, verbinden unterschiedliche Disziplinen und – wenn es klappt – erzielen wir einen großen Effekt ohne großen Aufwand, nur durch optimiertes Schalten und Regeln.“

 

Enormes Einsparpotenzial

Der Promovend entwickelt hierzu eine Energieoptimierungssoftware namens ENOS, die für ein optimiertes Zusammenspiel der Komponenten sorgt, mit dem Ziel, Energie und dadurch Kosten zu sparen. Letztendlich soll so eine verbesserte CO2-Bilanz erreicht werden.

 

Die Software leistet dies, indem sie laufend den Wirkungsgrad der verschiedenen Komponenten im System analysiert und ihr Zusammenspiel situationsbedingt anpasst. Leistungsspitzen des Kältebedarfs, die sich z. B. bei hohen Außentemperaturen ergeben, werden prognostiziert. Die Kälteerzeuger können dann bei günstigen Betriebsbedingungen oder unter Ausnutzung günstiger Strompreise arbeiten und so den benötigten Bedarf decken. Kälte kann z. B. in diesem Fall auf Vorrat produziert und gespeichert werden. Derartige „smarte“ Funktionen – genauso wie elektrische Energiespeicher oder andere Speichertechnologien – leisten einen Beitrag zur Flexibilisierung der Energieversorgung und verbessern so die Nutzung erneuerbarer Energiequellen.

 

Durch die ENOS-Software im Hintergrund passen sich die Komponenten automatisch an die Gegebenheiten an. So lassen sich im Idealfall 10 bis 20 Prozent an Energiekosten einsparen.

Jörg Bentz im Energietechnik-Labor der HM vor einer ORC-Maschine, die Strom mithilfe von Wärme erzeugt (Foto: Mirja Fürst)
Jörg Bentz im Energietechnik-Labor der HM vor einer ORC-Maschine, die Strom mithilfe von Wärme erzeugt (Foto: Mirja Fürst)

 

Erprobung in der Praxis

Eine praktische Anwendungsumgebung für Bentz Projekt ist eine Versuchsanlage im Klinikum Großhadern, die radiologische Systeme wie MRT- und CT-Geräte kühlt. Diese benötigen enorm viel Kühlleistung. Um den Energieverbrauch zu verringern, arbeitet Bentz gemeinsam mit Projektpartner Trane Klima- und Kältetechnisches Büro GmbH an einer Strategie für einen optimierten Betrieb des Kühlsystems. Dazu kommuniziert die ENOS-Software mit der konventionellen Steuerung der Kältezentrale, gibt Vorschläge für den Einsatz der Komponenten und liefert so Vorgabewerte für den Betrieb der Kältemaschinen und Rückkühlwerke.

 

Optimierung und Planungshilfe

Der erste Schritt des Projekts war die Systementwicklung, im nächsten folgt die praktische Erprobung: Im Juli 2019 erhält Bentz die ersten Messdaten aus dem Normalbetrieb der Anlage, anhand dieser verfeinert der Forscher die Modelle weiter. Anfang 2020 werden die ersten Anlagenergebnisse im Zusammenspiel mit der ENOS-Software vorliegen. Langfristig soll ENOS nicht nur für Optimierungszwecke, sondern auch bei der Planung von Energiesystemen zum Einsatz kommen.

 

 

Petra Wiese

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