EA Systems Dresden Die EnergieArchitekten...• Ladeleistungsregelung, zukünftig via OSCP • Prognose und Priorisierung • Kundenspezifische Anpassung von Design und Software-Zusatzmodulen

EA Systems Dresden – Die EnergieArchitektenLösungen für integrale Energieverbundsysteme

Konzeption und Validierung von Wärme-, Kälte- und StromverbundsystemenModellierung, Entwicklung und Test von Anlagensteuerungen und GLTMonitoring und Anlagenoptimierung

EA Systems Dresden GmbH – Leistungen und ReferenzenFebruar 2017

2optimizing your energy applications

EA Systems Dresden GmbH – Die EnergieArchitektenEnergie-, Last- und Lademanagementsysteme seit 2008


Moderne EnergieArchitektur

• Ganzheitliche Energiekonzepte Kraft-Wärme-Kälte-Mobilität

• Modellbasierte Simulationsverfahren

• E-Mobilitätskonzepte

• Testplattform für Regelungskonzepte

• Monitoring & Anlagenbewertung

Leistungen und Schwerpunkte


Unser Werkzeug - Green City/SimulationX™Simulationsgestützte Beratung für effiziente Analysen, Bewertungenund valide Investitionsentscheidungen

Einfache und frei verfügbare Eingabedatensätze

• Klimadaten

• Nutzungsverhalten

• Referenzgebäude

• Speichermedien

• Flottenverhalten

• Iterativer Systemtest und Optimierung

• Test von Steuerungs- und Regelalgorithmen

• Testumgebung für Modell-prädiktive Regelungen

modulare Simulationsbibliothek

• Elektr. und therm. Verbraucher

• KWK, PV, Wind

• Speicher

• Ladeinfrastruktur

„Green City“ ModelicaTM Simulationsbibliothek, erhältlich über ESI ITI GmbH

Modelicaobjektorientiert, erweiterbarunverschlüsselt

• Kosten und Wirtschaftlichkeit

• Dimensionierung und Machbarkeit

• Regelungs- und Variantenvergleich

• Strategien für Energiemanagement

Daten für fundierte Investitionsentscheidungen

Reale Messdaten oder Modell


SimulationX 3.8 - Green City Simulation LibrarySmart-Grids und Quartiere: Kraft-Wärme-Kälte-Speicher-Elektromobilität

Klimadaten neue Formate

Rohrleitungen

Erdkabel Beleuchtung

reg. ErzeugerWindpark, Wasserkraft,Flächen-PV

NetzeUmrichterDC, Speicher

Wärme- / KältemaschineEisspeicherUmweltabsorber

Klima- und Kältetechnik

parametrierbareNormgebäude

Fahrzeugflotten& Lade-infrastrukturen

Die Green City Philosophie

• einfach zu konfigurieren• flexibel• performant


Testplattform für Automationssysteme Funktionssicherheit und Zeitersparnis durch virtuelle Inbetriebnahme

Implementierung & Test im Modell

Ihr Regelungsentwurf

Echtzeitsimulation:- Wetter, Nutzung und Bedarfskurven- Reaktion auf kritische Betriebsfälle- Speicherverhalten und Nutzerprofile- Thermisches und elektrisches Verhalten von

Gebäude und Anlage

• kürzere Entwicklungszyklen• frühzeitige Fehlererkennung • reibungsfreie Inbetriebnahme

Echtzeitsimulation:- Wetter, Nutzung und Bedarfskurven- Reaktion auf kritische Betriebsfälle- Speicherverhalten und Nutzerprofile- Thermisches und elektrisches Verhalten von

Gebäuden und Anlage

Inbetriebnahme beim Kunden


Monitoring: Beispiele für grafische Aufbereitung von Simulations- und Messergebnissen

0:00

4:00

8:00

12:01

16:01

20:02

0:02

1. Jan. 31. Jan. 2. Mrz. 2. Apr. 2. Mai. 2. Jun. 2. Jul. 1. Aug. 1. Sep. 1. Okt. 1. Nov. 1. Dez. 31. Dez.

Tage

sze

it

Uhrzeiten der Wärmepumpennutzung

Nutzung HT-WP_65°C Nutzung HT-WP_normal

gemessene Luftfeuchte in vier Räumen

sporadischer Sensorfehler

Kalibrierung differiert um 7% (1/4 des Regelungsbereiches)

Feuchte viel zu niedrig!

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

1. Jan. 31. Jan. 2. Mrz. 2. Apr. 2. Mai. 2. Jun. 2. Jul. 1. Aug. 1. Sep. 1. Okt. 1. Nov. 1. Dez. 31. Dez.

Anzahl der mit PV-Strom nutzbaren Wärmepumpen

Anzahl mgl. WP mit PV-Strom Anzahl genutzte WP mit PV-Strom

0 MWh

200 MWh

400 MWh

600 MWh

800 MWh

4a_2 4a_3 4a_4 4a_5 4a_6 4a_7 4a_8

Zusammensetzung Wärmeproduktion

BHKW Solarthermie

Gaskessel zentrale Wärmepumpe

Leistungsklasse zentrael WP

Eisspeicher

Stromspeicherpotential

Abb. 10: Elektrischer Leistungsbedarf der Lüftung BA III im Q2 2013

22.04.13

18.05.13

02.06.13

01.07.13

00:00 07:30 17:00 00:00

Spektrogramm Leistung


Offene Fragen zum Ausbau von LadeinfrastrukturenHersteller- und anbieterunabhängige Beratung seit 2008

Kommunen undEnergieversorger

Laden im öffentlichen Raum

? Wie viele Ladepunkte werden momentan/ in 5 Jahren benötigt

? Wo sind Ladepunkte sinnvoll und wie ist die Auslastungsprognose

? Wie viel Leistung wird benötigt und wie netzdienlich bereitgestellt

? Wie die Elektrifizierung der Fahrzeugflotte schrittweise umsetzen

Einzelhandel/ Gewerbe/ TankstellenWohnanbieter/Investoren

Laden im halböffentlichen Raum

? Welchen Finanzierungs- und Investitionsvarianten gibt es

? Welche Abrechnungs- und Betreibermodelle sind geeignet

? Welche Fördermittel zum Aufbau und Betrieb stehen bereit

? Wie schrittweises und nachfrageorientiertes Rollout umsetzen


Ladeinfrastrukturen aufbauen – mehr als nur Steckdosen

Photovoltaik

Kraft-Wärme-Kopplung

Speicheranlagen

Fahrzeuge und Flotten

Authentifizierung

HauptanschlussNetz

Windkraft

Klimatisierung und große Verbraucher

Nutzerverhalten

Verwaltung und Abrechnung


Das Planungswerkzeug für die MobilitätswendeModellgestützte Planung und Integration von Ladeinfrastrukturen

Regenerative Energien Gebäude und Speicher

Wärmenetze und Klimageräte Flottenmanagement und

Netzrückwirkungen

Green City/Mobility

Gesicherte Antworten auf offene Fragen

• Wie viele Ladepunkte werden benötigt?

• Wo sind Ladepunkte optimal platziert?

• Reicht das auch noch in 5 Jahren?

• Wie kostengünstig und bedarfsgerecht

Ladeleistung bereitstellen?

• Neuer Netzanschluss oder Speicher?

• Wie Regenerative Energien oder BHKWs

mit einbinden?

• Wie authentifizieren und abrechnen?

• Wie in die GLT/EMS-Systeme einbinden?

• Wie Ladeverhalten und

Netzrückwirkungen vorab testen?

Projektbeispiele

Investitionssicherheit für Kosten- und Energieeffizienzbenötigt Systemverständnis


KWK-Systeme mit Strom- und Wärmenutzung in DresdenVarianten- und Konzeptvalidierung für Neubauquartier mit Ladelösungen

Innenstadtquartier mit Tiefgarage und Ladepunkten in Dresden

Modelliert und getestet mit Green City/SimulationX


Mehrtemperatur-NahwärmenetzValidierung und Optimierung von Anlagenkonzept und Wirtschaftlichkeit

Ziele:

• Hocheffiziente Nahwärmeversorgung des Neubaugebietes

• Nutzung von Umweltwärme

• Nutzung des regenerativen Stromüberschusses im Stadtwerksnetz

Lösung:

• Mehrtemperatur-Nahwärmenetz mit Rücklaufauskühlung durch nachgeschaltete Wärmepumpen

• Solarthermie-Vorerwärmung und Speicher

Herausforderung:

• Regelung im Teillastbetrieb

• Abgleich der Lasten zwischen den Temperaturebenen

• Eingangstemperaturbereich der Wärmepumpen


Nutzung regenerativer Überschüsse im lokalen Netz

-30.000

-20.000

-10.000

0

10.000

20.000

30.000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Stro

mla

st [

kW]

Zeit [h]

Lastlinie [kW] inkl. neuem Windpark

247

1.268

395

79253

1.250

405

82203

1.302

406

79208

1.291

411

82

Vergleich Wärmeerzeugung

Wärmeprod. ST

Wärmeprod. BHKW

Wärmeprod. Gaskessel

Wärmeeintrag Sekundärnetz-WP

V2a

V2d

Last- und Erzeugerleistungslinie inkl. Windpark

Realisierte Aufgabenstellung:

• Nahwärme aus Stromüberschuss

• Mehrtemperatur-Nahwärmenetz

Herausforderung: volatile Erzeuger- und Bedarfskurven

Werkzeug zur Lösungsfindung:

• Vorabanalyse und Auslegung mittels dynamischer Simulation (Green City Library / SimulationX)

• Test von Steuerungsalgorithmen am Modell

Konzept: Nahwärmenetz mit BHKW und Wärmepumpe

HT

NT

Simulationsmodell (Modelica)

Beispielergebnis:Wärmeerzeugung für Anlagenvarianten

247

1.268

395

79253

1.250

405

82203

1.302

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1.291

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Vergleich Wärmeerzeugung

Wärmeprod. ST

Wärmeprod. BHKW

Wärmeprod. Gaskessel

Wärmeeintrag Sekundärnetz-WP

V2a

V2d


Sanierung des Schul- und Sportzentrum LohrZielstellung: ganzjährig CO2 – freie Energieversorgung

3-fach-Sporthalle

Schwimm-halle

Förder-schule

Gymnasium und Mittelschule

[Quelle: Projektbericht IB Haase]

Innovation, Effizienz und planbare Energiekosten durch• Einsatz verschiedener Speichertechnologien

• Eispeicher• Kältespeicher• Schichten-Wärmespeicher

• Niedertemperaturnetz und Hocheffizienzwärmepumpen• Abwasserwärmerückgewinnung• Laufzeitanalyse und Betriebsoptimierung• Fundierte Investitionsentscheidungen

Preisträger des Bundesministerium für Wirtschaft und EnergieEnergieeffiziente Schule 2014

Leistungen der EA Systems Dresden• Bewertung von Anlagenkonzepts

• Machbarkeit

• Effizienz

• Prüfung der Teilsysteme und Anlagendimensionierung

• Quantifizierung des Verhaltens des Gesamtsystems

• Entwurf eines funktionalen und effizienten Regelungsregimes

• Monitoring und Betriebsoptimierung

Nutzung moderner Simulationsverfahren


SSZ Lohr - Versorgungsystem in Green BuildingÜbersichtliches Modell aller wichtigen Komponenten und Lastkurven,Schnittstelle für die zu testende Steuerung

Solar-absorber

BHKW

Gas-kessel

Wärme-pumpen

Abwasser-WRG

Block für externe Steuerung

Eisspeicher

Schicht-speicher

Kalt-speicher

Stromlast und PV-Ertrag

Heiz-und Kühl-lasten

• Validierung des technischen Konzeptes• Test der übergeordneten prädiktiven Regelung

(durch Fraunhofer ISE) am EA Systems Modell


Neubau iDIV Forschungsgewächshaus der Uni LeipzigSimulationsgestützte Validierung Wärme, Kälte, Strom

Beispiel: Simulierte Heizlast (V2, I)

Humidity fRel

Transpiration:

Humidity Control via Ventilation:

Condensation at Windows:

Humidity Intake via Persons:

Humidity Control via Humidification:

Wetter

Trockenkühler 2

Trockenkühler 1

Kaltwassersatz 2

Hybridkühler

Freie Kühlung

AbsorptionsmaschineKälte-Puffer Verteilung

Fernwärme

Wärmespeicher

Solarkollektoren:• Direct Flow• Heat Pipe

Kaltwassersatz 1

Beispiel: Simulierte Kühllast (V2, I)

GEFOMA GmbH Großbeeren


Bewertung und Optimierung einer Passivhausschule Monitoring und Regelungsanpassung nach der Sanierung

Resultate• Optimierungsvorschläge und Maßnahmenpläne für

die Verbesserung des Anlagenbetriebs und dessen Regelung

• Spezifizierung der erzielten Energieeinsparung gegenüber des Vorsanierungsstandes

• Signifikante Effizienzsteigerung des Energiesystems und Senkung der laufenden Kosten

Messdatenaufbereitung und Analyse: Wärme- und Heizleistungen ganzjährig bzw. monatsweise im Blick.

Ausgangssituation• Sanierung eines Schulkomplex nach Passivhausstandard

• Austausch und Erneuerung der gebäudetechnischen Anlagen

• Energiebilanz und Betriebskosten entsprechen nicht den Vorgaben

Einsparziel von über 80% der CO2-Emissionen verfehlt

Leistungen der EA Systems Dresden GmbH • Ergänzung, Wartung und Betrieb des EnOB-konformen

Monitoringsystems zur Messdatenaufnahme über zwei Jahre

• Aufbereitung und Prüfung gesammelter Messdaten

• Bewertung des Gesamtsystems

• Konkrete Anpassungsmaßnahmen der Systemregelung

• Überprüfung der Optimierungsmaßnahmen


Dynamische Simulation Nahwärmekonzept Lohmen

Batterie

E-KFZLadestation

BHKW

Moderne Reglungund Kopplung zur GLT

Photovoltaik

Sporthalle und Speicher

Mehrfamilien-Wohnhäuser

Um

geb

un

g

Wärmepumpe


Vernetzte Ladeinfrastruktur am Campus der TU Dresden - ICIRP

Säule ECR1 Wallbox15118

(geplant)Wallboxen (4x 32A Typ2, Kabel)

easyCharge Bedien- und Leiteinheit

easyChargeWebplattform & Administration

FZM Clouddes Institutes für Automobiltechnik

derTU Dresden

Fahrzeugflotte

Telemetrie, z.B. Standort, Ladezustand

NutzerBuchung, Abrechnung

Monitoring, Fernwartung,

Verwaltung

Mess-daten

Photovoltaik

Mess-daten

16A, 32A

16/32 auto, Schuko

50 kW DCChademo, CCS


easyCharge – Systemplattform für LadeinfrastrukturHerstellerunabhängig, modular, regenerativ und netzfreundlich

Einige der Features

• Adaptives Lade- und Lastmanagement

• verringert Anschlusskosten

• Ladeleistungsregelung, zukünftig via OSCP

• Prognose und Priorisierung

• Kundenspezifische Anpassung von Design und Software-Zusatzmodulen

• Web-Backend zur Verwaltung

• Monitoring, Diagnose, Fernwartung, Telemetrie

• Schnittstellen & Abrechnung

• Eigene Webplattform,

• Plugsurfing, Stromticket nach Kundenwunsch

• OCPP Server- und Clientmodule

• Zukunftssicher

• Updates

• modularer Aufbau

• aktuelle Standards

Varianten

• Kundenspezifische Einzelsäule

• bis zu 3 AC Ladepunkte je Säule

• Schuko, Typ2 bis 32A

• Energybus für Leichtkrafträder

• Master- Slave-Lösungen

• Bedien- und Lademanagementeinheit

• einheitliche Oberfläche und Bezahlung

• steuert Wallboxen namhafter Hersteller

• kosteneffiziente Lösung für Parkplätze

• Anbindung von DC Schnelladepunkten (z.B. mit OCPP)

• easyCharge mini

• bindet Wallboxen in Gebäudeleittechnik und Heimautomation ein (z.B. Gira-Homeserver)

• easyCharge Webplattform

• Verwaltung und Wartung aller easyCharge Einheiten

• Anbindung weitere Ladesysteme via OCPP 1.5 Standard

• Nutzerverwaltung

• Messdatenauswertung


Referenzen und Kunden (Auszug)

Gemeinden und Stadtwerke

• Technische Werke Ludwigshafen – Ladestationen und Strategie Elektromobilität

• Hochschule Rosenheim / B&O Parkgelände

• Stadt Sonthofen, Intensivmonitoring und Optimierung des sanierten Gymnasiums

• Gemeinde & Wohnungsbaugenossenschaft Lohmen, Integriertes Klimaschutzkonzept

• Stadtwerke Haßfurt - Nahwärme und Kaltnetz

• Zweckverband Schul- und Sportzentrum Lohr a. M. – Simulation und Optimierung Anlagenkonzept

• SIB - Simulation iDIV Forschungsgewächshaus Uni Leipzig

OEM & Planer

• Hager, Toshiba, Kiwigrid

• BMW, Honda Research Institute Europe

• INNIUS GTD, IPROconsult

• thermea. Energiesysteme

• Aartesys Communications AG - AarteLink-Monitor für Umweltgefahrenmeldung

• Seidel Architekten - Validierung Anlagenkonzept Hotel Laurichhof

Forschung

• TU Dresden – Elektromobilität, Simulation

• Fraunhofer ISE, EAS und IFF - Simulationsbibliothek

• RWTH Aachen - Simulationsbibliothek

• Technische Universität München - Simulationsbibliothek

$result = null;

try {

$db_stmt = $this->dbConnect()->prepar

$db_stmt->execute($params);

return $db_stmt->fetchAll(PDO::FETCH_

} catch (PDOException $e) {

echo "ERROR: " . $e->getMessage();

}

return $result;

}

public function checkOrderByCol($ColArr, $ord

settype($orderBy, 'string');

settype($default, 'string');

if (!in_array($orderBy, $ColArr, true)) {

$query_orderby = (string) $default;

} else {

$query_orderby = (string) $orderBy;

}

return $query_orderby;

}

public function checkOrderDir($orderDir, $de

settype($orderDir, 'string');

settype($defaulsOrderDir, 'string');

$allowed_values = array("ASC", "Asc", "

if (!in_array($orderDir, $allowed_values

return (string) $defaulsOrderDir;

} // result OK

Abb. 10: Elektrischer Leistungsbedarf der Lüftung BA III im Q2 2013

22.04.13

18.05.13

02.06.13

01.07.13

00:00 07:30 17:00 00:00

Systemsimulation• Planung

• Bewertung

• Optimierung

Softwarelösungen• Webplattformen

• Spezialsoftware

• Schnittstellenmodule

Elektromobilität• Systemlösung easyCharge

• Last- & Lademanagement

• Netzintegrationsplanung

Moderne Energ ieArchi tektur

Ralf Schieferdecker

EA Systems Dresden GmbHWürzburger Str. 14, 01187 DresdenTel.: +49 351 467136 - [email protected]

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