Optimierte markt- und netzorientierte Bewirtschaftung der Flexibilität von Nichtwohngebäuden / von David Alexander Cano Tirado, M.Sc., M.Eng. aus Bogotá, Kolumbien. Wuppertal, [2026]
Inhalt
- Vorwort
- Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Nichtwohngebäude als neue Akteure in elektrischen Verteilnetzen
- 1.2 Stand der Wissenschaft und Technik
- 1.3 Zielsetzung und Aufbau
- 2 Zusammenwirken von Nichtwohngebäuden, Verteilnetzen und Energiemärkten
- 2.1 Gebäudeautomation und flexible Anlagen
- 2.1.1 Architektur des Gebäudeautomatisierungssystems
- 2.1.2 Flexible Anlagen in Nichtwohngebäuden
- 2.1.3 Sensorik in Gebäuden
- 2.1.4 Komfortvariablen als Betriebsbedingungen
- 2.2 Kommunikationsprotokolle der Gebäudeautomation
- 2.3 Integration von Nichtwohngebäuden in Verteilnetzautomatisierungssysteme
- 2.3.1 Herausforderungen in elektrischen Verteilnetzen
- 2.3.2 Nichtwohngebäude als flexible Netzakteure
- 2.4 Nichtwohngebäude als aktive Teilnehmer an Energiemärkten
- 2.5 Zusammenfassung des Kapitels und Abgrenzung der Themenstellung
- 3 Nachbildung der flexiblen Anlagen von Nichtwohngebäuden
- 3.1 Simulationsmodelle
- 3.1.1 Thermisches Energiemodell von Nichtwohngebäuden
- 3.1.2 Dynamische Simulationsmodelle von elektrisch betriebenen Anlagen
- 3.2 Modellvalidierung
- 3.2.1 Validierung des thermischen Energiemodells von Nichtwohngebäuden
- 3.2.2 Validierung der Modelle von elektrisch betriebenen Anlagen
- 3.3 Simulationsumgebungen
- 3.4 Zusammenfassung des Kapitels
- 4 Optimierung der Flexibilitätsbereitstellung mittels eines Genetischen Algorithmus
- 4.1 Technische Anforderungen an die Fahrplanermittlung
- 4.2 Genetischer Algorithmus zur optimierten Fahrplanerstellung
- 4.2.1 Erläuterung des Genetischen Algorithmus
- 4.2.2 Optimierungsproblem für einen marktorientierten Betrieb
- 4.2.3 Optimierungsproblem für einen netzorientierten Betrieb
- 4.2.4 Parameteroptimierung der genetischen Operatoren
- 4.3 Optimierter Fahrplan
- 4.3.1 Kopplung der Simulationsumgebungen mit dem Optimierungskonzept
- 4.3.2 Rahmenbedingungen des Optimierungskonzepts
- 4.4 Zusammenfassung des Kapitels
- 5 Anwendung des Optimierungsalgorithmus in der Praxis
- 5.1 Testumgebungen
- 5.2 Bewertungsszenarien
- 5.2.1 Konventioneller Betrieb von Nichtwohngebäuden
- 5.2.2 Szenarien für einen marktorientierten Betrieb
- 5.2.3 Szenarien für einen netzorientierten Betrieb
- 5.3 Analyse der Optimierungsergebnisse
- 5.3.1 Simulationsergebnisse: Marktorientierte Optimierung im HC-Gebäude
- 5.3.2 Simulationsergebnisse: Netzorientierte Optimierung im HC-Gebäude
- 5.3.3 Markt- und netzorientierte Ergebnisse im Feldtest
- 5.4 Reflexion und Diskussion der Optimierungsergebnisse und der Modellbildung
- 6 Zusammenfassung und Ausblick
- 7 Literaturverzeichnis
- 7.1 Literaturverzeichnis
- 7.2 Publikationsverzeichnis des Verfassers
- 7.3 Abkürzungsverzeichnis
- 7.4 Formelverzeichnis
- 8 Anhang
- 8.1 Berechnung der Sonneneinstrahlung
- 8.2 Vergleich zwischen dem gemessenen und modellierten HC-Gebäude
- 8.3 Vergleich zwischen der gemessenen und modellierten Einspeiseleistung von Photovoltaik-Anlagen
- 8.4 Vergleich zwischen den gemessenen und modellierten Ladevorgängen von Elektrofahrzeugen
- 8.5 Zusammenfassung der Optimierungsparameter des Genetischen Algorithmus
- 8.6 Optimierung der Parameter des Genetischen Algorithmus
- 8.7 Validierung des thermischen Energiemodells des MIMO-Gebäudes
- 8.8 Entwicklung der Energieversorgung und des Strompreises der Day-Ahead Auktion
- 8.9 Analyse des marktorientierten Betriebes des HC-Gebäudes für die Szenarien mit hohem Beitrag erneuerbarer Energien
- 8.10 Erweiterung der Ergebnisse des marktorientierten Betriebs des HC-Gebäudes
- 8.11 Erweiterung der Ergebnisse des netzorientierten Betriebs des HC-Gebäudes
- 8.12 Entwicklung der bezogenen Leistung des MIMO-Gebäudes im markt- und netzorientierten Betrieb
- 9 Betreute Arbeiten