Projektvorstellung
Das Projekt „Multilineare Automation zur Reduktion gewerblicher Energienutzung“ (MARGE) liefert einen Beitrag zum energetisch optimalen und bedarfsgerechten Betrieb von Gewerbestandorten, deren thermische Energieflüsse durch eine komplexe multilineare Systemdynamik gekennzeichnet sind. MARGE integriert dafür verschiedenartige Verbraucher und Erzeuger thermischer Energie in eine übergeordnete Koordinationsregelung, welche auf die existierende, heterogene Datenhaltungen der Gebäude- und Prozessleittechnik aufsetzt. MARGE begegnet damit der Diversität energetischer Teilsysteme typischer Gewerbestandorten, subsumiert diese in einem neuartigen Internet-Regler und kombiniert die bestehenden Teilregelungen – von der Einzelraumregelung, über die gebäudetechnischen Anlagen, bis hin zur Steuerung von Großanlagen – zu einer herstellerunabhängigen, nachrüstbaren Energie-Optimierung. MARGE integriert dabei erstmalig Black-Box-Verfahren in allgemeingültige Software-Tools für den Koordinationsreglerentwurf.
Als Folge der steigenden technischen Komplexität der thermischen Energieflüsse an Gewerbestandorten, z.B. durch einen zusätzlichen Wärmeeintrag durch ein am Standort betriebenes Blockheizkraftwerk (BHKW) oder durch die Einbringung von Prozessabwärme durch Wärmetauscher, wächst das Optimierungspotenzial einer übergeordneten Koordinationsregelung. Weiter zeigt sich ein Wandel in der modernen Arbeitswelt, welche sich vor allem in Verwaltungstätigkeiten durch eine zeitlich flexiblere Raumnutzung bzw. durch verstärkte Möglichkeiten zur Fernarbeit auszeichnet. Es ist davon auszugehen, dass sich diese Entwicklung, auf Grund der positiven Erfahrungen vieler Unternehmen, während der COVID-19 Pandemie, beschleunigt fortsetzt.
Die Energieflüsse hängen somit von einer Vielzahl von Einflussgrößen ab, die nur teilweise mess- bzw. vorhersagbar sind. Aufgrund der Komplexität dieser Abhängigkeiten sind statische Sollwerte oder fixe Zeitprogramme für die dezentralen unterlagerten Regelungen zwar einfach einzustellen, aber in der Regel nicht optimal. Dies führt zu manuellen Eingriffen – falls der suboptimale und ineffiziente Betrieb überhaupt bemerkt wird. Allerdings ist die Systemdynamik gesamter Gewerbestandorte gerade durch die Kopplungen der Energieflüsse in der Regel zu komplex für langfristig erfolgversprechende, manuelle Steuereingriffe zur Effizienzmaximierung. Potentiale der Energieeinsparung können nicht gehoben werden, da viele heutige Prozess- und Gebäudeleitsysteme die verschiedenen Gewerke und komplexe Wechselwirkungen nicht ganzheitlich abbilden können.