Modeling of energy systems for complex simulations

Abstract

Die vorliegende Arbeit präsentiert einen Bezugsrahmen für das Design komplexer Modelle und Simulationen von Systemen mit Fokus auf das energetische Verhalten. Sie trägt zur Lösung der Forschungsfrage, wie komplexe Endenergienutzer Systeme nachhaltig ausgelegt und betrieben werden können, bei. Um das Verhalten eines Systems auf Basis einer Simulation vorhersagen zu können und Empfehlungen für Auslegung und Betrieb des Energiesystems ableiten zu können, müssen die Einflüsse durch Nutzer, den Markt und wirtschaftliche Randbedingungen in die Simulation mit einbezogen werden. Üblicherweise involviert das Zusammenstellen, Ausführen und Interpretieren solch einer komplexen, hybriden Simulation Experten mehrerer unterschiedlicher Disziplinen, die an der Modellierungs- und Simulationsaufgabe zusammenarbeiten. Diese Arbeit stellt einen Bezugsrahmen bereit, der durch diesen Prozess führt und demonstriert ihn anhand von zwei Beispielen in den Bereichen der energieeffizienten Industrie und der simulationsgestützten Gebäuderegelung. Im Abschluss werden die Grenzen und Weiterentwicklungsmöglichkeiten des vorgeschlagenen Ansatzes diskutiert.

The thesis at hand presents a framework to design complex models and simulations of systems focusing on energy performance. It contributes to the research question, how to design and operate complex on-site energy systems of final energy consumers in the most sustainable way. In order to predict the performance of a system based on simulation and derive recommendations for the design and operation of an energy system, influences of the users, the market and economic boundaries must be integrated into the simulation. Usually the undertaking of assembling, executing and interpreting such a complex, hybrid simulation involves experts from a number of different disciplines, collaborating on the modeling and simulation task. This thesis aims to provide a framework, which guides through this process and demonstrates it by means of two examples in the fields of energy efficient industry and simulation assisted building control. To conclude the limitations and further development potentials of the proposed approach are discussed.