21/07/2014 - Entwicklung eines Energienachfragemanagementsystems für Gebäude

Menéame

Mitglieder der Gruppe Automatik, Mechatronik und Robotik der Universität Almeria (UAL) in Zusammenarbeit mit der Bundesuniversität Santa Catarina (Brasilien), haben ein System zur Computerüberwachung der Energieverteilung von Gebäuden.

Dies gilt beispielsweise für Gebäude mit automatischen Verfahren, die die Energie, die Anlagen wie Computer, Klimaanlage, Heizung oder Lüftung benötigen, von einem zentralen Computer aus steuern. Das von den Spezialisten entwickelte Modell ist daher in der Lage, die Energienachfrage jeder dieser Anlagen, die so genannte "Agenten," auf ausgewogene und effiziente Weise zu erkennen und zu verteilen, die den täglichen Energieverbrauch für den Betrieb erfordern.

Das System besteht aus Geräten, die in der Lage sind, Informationen auszutauschen und Entscheidungen unabhängig zu treffen.

Nach Ansicht von Experten ist der größte Nachteil, den die derzeitigen Methoden der Energieverteilung in Gebäuden haben, die Zentralisierung des Gebäudemanagements von einem einzigen Computer, was dazu führt, dass das Energiemanagement von diesem System abhängig ist und sehr kostspielig ist, wenn es computergestützt behandelt wird.

"Es gibt keine Kommunikation zwischen den Akteuren, die die Gebäude, d. h. jeder fordert eine bestimmte Menge an Energie, ohne die Bedürfnisse der anderen. Dieser Mangel an "Verstand" führt zu einem Ungleichgewicht bei der Verteilung," erklärt einer der am Projekt beteiligten Forscher, José Luis Guzmán, Forscher der UA.

In einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Journal of Process Control, erklären die Experten ihr Kontrollsystem, das aus einer Reihe von Geräten besteht, die in der Lage sind, Informationen untereinander auszutauschen und Entscheidungen auf autonomer Basis zu treffen. "Diese Eigenschaften ermöglichen es jedem Agenten, seine Energienachfragen - sei es Computer, Heizung oder Klimaanlage - individuell zu koordinieren, ohne sich auf eine zentrale Einheit verlassen zu müssen," erklärt Professor Guzman.

Auf diese Weise ermöglicht das Gerät, dass jeder der Agenten über die notwendigen Informationen verfügt, nicht nur über die Menge der Energie, die er für sich selbst benötigt, sondern auch über die seiner engsten 'Nachbarn'. "Das Ergebnis ist eine angemessene Energiebilanz, da die Gesamtenergie so gleichmäßig und effizient wie möglich verteilt wird," nuanciert.

Um diese Schlussfolgerungen zu ziehen, untersuchten die Experten den Betrieb eines Lüftungs-, Heiz- und Klimasystems (HVAC) auf der Grundlage von Solarenergie, installiert im Hauptgebäude des Solarenergieforschungszentrums (CIESOL) der UA. "Zunächst untersuchen wir ihre normale Funktionsweise, d. h. ohne das vorgeschlagene Kontrollsystem zu nutzen. Wir haben dann die Verbesserung der Energiebilanz bei der Nutzung des neuen Modells gesehen," so er.

Schließlich wurde das neue Modell erfolgreich im CIESOL-Gebäude der Almerischen Universität installiert und getestet, wo die Forscher ihre Machbarkeit bei der Verteilung der Energienachfrage von verschiedenen Simulatoren, die auf den Computern des Zentrums installiert wurden, erneut analysierten. "Dieser letzte Test hat uns geholfen, in einer wirklichen Situation zu prüfen, wie das System in der Lage war, den Energiebedarf der einzelnen Akteure effizient zu decken und zu verwalten," fügt Guzmán hinzu.

Verwaltung erneuerbarer Energien

Eine der wichtigsten Anwendungen, die sich aus der Studie ergeben, ist die Möglichkeit, Pläne oder Strategien für ein effizientes Energiemanagement zu orientieren, insbesondere wenn sie aus erneuerbaren Ressourcen stammen. "Dieses Kontrollsystem kann installiert werden, um die Nutzung von Energie nicht nur in öffentlichen Gebäuden wie Krankenhäusern oder Gemeinden zu verbessern, auch in jedem konventionellen Gebäude, das natürliche Quellen wie Sonne, Wasser oder Wind nutzt," sagt der Professor.

Die Gestaltung dieses Systems hat es den Experten ermöglicht, neue Arbeitslinien zu eröffnen, die in erster Linie mit seiner industriellen Anwendung zusammenhängen. "Wir arbeiten daran, einige Verbesserungen bei der Umsetzung des neuen Modells zu berücksichtigen, da diese Version noch einige Verbesserungen in Bezug auf Design und Betriebsfähigkeit erfordert," räumt der Forscher ein.

Die Arbeit ist das Ergebnis von Projekten Nichtlineare Kontrollstrategien mit Ausgleich für die Verzögerung in Solaranlagen, die vom Ministerium für Bildung, Kultur und Sport finanziert und vom Professor an der UA Manuel Berenguel Soria und von der Prädiktiven Steuerungstechniken für die effiziente Verwaltung von Mikronetzen mit erneuerbaren Energien (POWER) geleitet werden, der vom Ministerium für Wirtschaft und Wettbewerbsfähigkeit finanziert und von Professor Francisco Rodriguez ebenfalls von der UA koordiniert wird.

Bibliographische Referenz:

H.F. Scherer, M. Pasamontes, J.L. Guzmán, J.D. Álvarez, E. Camponogara, J.E. Normey-Ricoa. ‘Efficient building energy management using distributed model predictive control’. Journal of Process Control. Volume 24, Issue 6, June 2014, Pages 740–749.

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