Masterstudiengang Applied Research in Engineering Services
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Der Klimawandel spielt in Deutschland und weltweit eine immer größere Rolle in Politik und Gesellschaft. Um die festgelegten Klimaziele erreichen zu können, ist die Wärmewende ein wichtiger Bestandteil. Besonders im Bereich der Raumwärme und Warmwasserbereitung liegt noch ein großes unausgeschöpftes Potential. Durch den steigenden Anteil an erneuerbarem Strom werden die Themen Energiespeicherung und Sektorkopplung immer wichtiger. Den Wärmebedarf durch erneuerbaren
Strom zu decken wird als zukunftsweisend angesehen. Durch Wärmespeicher kann überschüssiger Strom aus erneuerbaren Quellen besser ausgenutzt werden, dies sorgt für eine Netzstabilisierung. Um
dieses sogenannte Power to Heat effizient in eine intelligente, vernetzte Sektorkopplung zu integrieren werden innovative Technologien benötigt.
Das Forschungsprojekt „smartCASE“ entwickelt und erprobt ein solches innovatives System, welches durch die Integration eines Latentwärmespeichers in eine Wärmepumpe eine Flexibilität für die
Netzstabilisierung ermöglichen soll. Dabei soll kein zusätzlicher Temperaturhub notwendig sein und somit muss keine zusätzliche Energie aufgewendet werden. Das patentierte Funktionsprinzip dieses
Kaskaden-Systems wird in dem Forschungsprojekt konzipiert, ausgelegt und sowohl ein Labor-Teststand als auch eine Testanlage werden geplant, aufgebaut, in Betrieb genommen und analysiert.
In dem Teil des Projektes, welcher in dieser Arbeit behandelt wird, wird ein Simulationsmodell entwickelt, welches einen Langzeitbetrieb des ausgelegten Systems abbildet. Dabei werden unterschiedliche Betriebsfälle des Systems modelliert, welche durch eine Regellogik ausgewählt werden. Das entwickelte Modell dient als vereinfachtes Basismodell, auf dem im weiteren Projektverlauf weiter aufgebaut werden kann. Ziel ist die schnelle Generierung von großen Datensätzen
zur Analyse des Systems, um zeitintensive Messreihen an der Laboranlage zu ersetzen. Ergebnisse wie der Anteil an erneuerbarem Strom, der für die Wärmebereitstellung genutzt wurde, oder eine
Kostenersparnis sind unter anderen mögliche Ausgaben des Modells.
Der zweite Teil der Arbeit fasst die bisherigen Konzeptionierungen, Auslegungen des Systems, sowie den Aufbau und Inbetriebnahme der Wärmepumpe zusammen. Eine erste Analyse der Wärmepumpe und der installierten Messtechnik wird durch eine Messreihe durchgeführt und in dieser Arbeit dokumentiert und ausgewertet. Messreihen am Laborteststand werden im weiteren Projektverlauf für die Validierung der Simulation verwendet.