Gebäude 14, Raum 272

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Forschungsschwerpunkte:

• Modellprädiktive Regelung
• Gebäudesimulation
• HVAC
• Erneuerbare Energien

Promotionsthema:

„Entwicklung einer prädiktiven Regelung zur Erzeugung von Wärme in Gebäuden unter Einbeziehung des Nutzerverhaltens und speziellem Fokus auf dem zukünftigen Potential von Vehicle-to-Grid in Kombination mit Power-to-Heat“ (vorläufiger Titel)

Beschreibung:

Die zunehmende Verknappung der fossilen Brennstoffe, sowie der fortschreitende Klimawandel machen die Energiewende zu einer der zentralen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. In Deutschland entfällt hierbei nach wie vor ein großer Teil des Primärenergiebedarfs auf das Heizen von Gebäuden. Dementsprechend wird der zukünftige Fokus auch zunehmend auf die Umstellung der Wärmeerzeugung fallen, die aktuell in Deutschland größtenteils über Gas- und Ölheizungen gewährleistet wird. Da der Schwerpunkt der Energiewende zurzeit auf der zunehmenden Integration von erneuerbaren Energien ins Stromnetz liegt, stellen Power-to-Heat-Anlagen eine sehr interessante Alternative dar. Einerseits kann der zunehmend „grüne Strom“ zur Erzeugung von Wärme verwendet werden und zusätzlich kann ein optimal ausgelegtes Speichersystem bei einer geregelten Erzeugung der Wärme auch einen Beitrag zur Entlastung des Stromnetzes liefern.

In diesem thematischen Hintergrund ist das Thema der Dissertation eingegliedert. Das Ziel ist es, ein prädiktives Regelungssystem zu entwickeln, das Gebäude mit Power-to-Heat-Anlagen (Schwerpunkt: Wärmepumpen) beheizen kann. Innerhalb des Reglers soll ein besonderer Fokus u.a. auch auf dem Thema „Vehicle-to-Grid“ liegen. Der Einsatz des entwickelten prädiktiven Regelungssystems (MPC) soll dazu führen, dass Erzeugung und Bedarf möglichst genau aufeinander abgestimmt werden. Dabei wird die MPC so aufgebaut, dass sie modular an die vorhandenen Modelle (Batteriespeicher, E-Mobilität, PV, thermischer Speicher) angepasst werden und über eine Prädiktion des Heizwärmebedarfs und der PV-Produktion immer zu einer möglichst optimalen Regelung der Wärmeerzeugung führen kann. Das zu entwickelnde, optimal ausgelegte Regelungssystem soll also nicht nur den Einsatz von Energie optimieren, sondern auch möglichst effizient sein und einen Beitrag zur Netzentlastung leisten.

Veröffentlichungen:

• Schmidt, D.; Hoffmann, S. 2022. “Untersuchung des Potenzials prädiktiv geregelter Wärmepumpen hinsichtlich des Lastmanagements in Wohngebäuden”. BauSim 2022, Weimar. https://doi.org/10.26868/29761662.2022.74
• Schmidt, D..; Hoffmann, S. 2021. “Simulation-based analysis of the load-shifting potential of Heat Pumps in Multi-Family Houses using co-simulation”. Building Simulation 2021, Bruges. https://doi.org/10.26868/25222708.2021.30351
• Schmidt,D.; Benzarti, A.; Dröschel, B.; Weber, A.; Hoffmann, S. 2019. "Prädiktive Regelung von Wärmepumpen in Wohngebäuden zur Netzentlastung". Bauphysiktage 2019, Weimar.