verschwAnalyse

Energetische

Simulation

Komplexe Energiestrukturen erfordern dynamische Simulationsmodelle

Die Komplexität von Energiestrukturen basiert auf:

1.  einem hohen Vernetzungsgrad der Energie- und Stoffströme

2. sowie der Kopplung von Energiebereitstellung, Energieverteilung und Energienutzung.

Der Energiebedarf dieser dynamischen Systeme ist in der Regel mit unternehmensinternen Ressourcen schwer zu ermitteln. Zu beachten ist, dass der Bedarf (Produktionstechnik & Maschinenbau) und die Versorgung (Energietechnik & Gebäudetechnik) häufig von unterschiedlichen Planern oder unterschiedlichen Fachbereichen bearbeitet werden.

Die Folgen sind Unsicherheiten im Planungsprozess.


Was ist die Besonderheit von Limón-Simulationsmodellen?

Die einzigartige Kombination von Produktions-, Energie- und Simulations-Know-How ermöglicht eine ganzheitliche und umfassende Betrachtung der individuellen Situation.

Der Einsatz von speziellen, dynamischen Simulationsmodellen reduziert die Projektkosten und ist eine elementarer Grundbaustein für die Ermittlung der optimalen Parameter zur Bereitstellung von Nutzenergie.    

Die Nutzung von anwendungsorientierten Modellen gewährleistet Simulationsmodelle, welche individuell an die Kundensituation angepassten sind.


Was sind Unsicherheiten im Planungsprozess von Anlagen und Gebäuden?

Überdimensionierungen von Produktions- oder Energiebereitstellungsanlagen

Nichterreichung von geplanten Wirkungsgraden

Hohe Infrastrukturkosten

Die Simulationsmodelle von Limón sind das ideale Werkzeug zur
Analyse und Optimierung Ihrer Energieströme.

Wo werden Simulationsmodelle eingesetzt?

Betriebsanlagen und Maschinen

 

Simulationsmodelle für Anlagen und Maschinen in der Produktion werden für folgende Zwecke eingesetzt:

  • Steigerung der Energieeffizienz
  • Ermittlung des optimalen Fahrplans von Bestandsanlagen
  • Dimensionierung von Anlagen im Planungsprozess
  • Durchführung von Kosten- und Nutzenvergleichen
  • Virtuelle Inbetriebnahme


Zur Reduzierung des jeweiligen Modellierungsaufwands werden speziell entwickelte Bausteinbibliotheken eingesetzt.

 

In der Ebene der Energieversorgung erfolgt die Abbildung der gesamten Energieversorgungsstruktur. Beispiele für die Anwendung von Simulation für die Energieversorgung sind:

  • Dimensionierung von Bereitstellungsanlagen durch Simulation in Kombination mit mathematischer Optimierung
  • Transparenzsteigerung durch Simulation einer durchgeführten Optimierung

Beispielsweise werden die einzelnen Anlagenkomponenten zur Wärme-, Kälte- und Druckluftversorgung simuliert. Aufbauend auf einer Modellbibliothek sind viele Standardkomponenten bereits vorhanden. Diese können entweder generisch verwendet oder durch konkrete Parameter auf die spezifische Anlage eingestellt werden. In diesem Fall ist eine unabhängige Simulation ebenfalls sinnvoll.

Produktion

 

Limón bietet seinen Kunden Materialfluss-Simulationen für Produktionsabläufe.
Zielsetzung dieser Simulationsmodelle ist:

  • Optimierung der Materialflüsse und der Produktivität
  • Aussagefähigkeit über Startpunkte der einzelnen Produktionsanlagen
  • Bereitstellung von Informationen zu den aktuell hergestellten Produkten
  • Berücksichtigung von Stör- und Transporteinflüssen


Die Simulation erfolgt in 3D-Darstellung, um die jeweiligen Abläufe so realitätsnah wie möglich darzustellen. Hierfür können unterschiedliche Simulatoren eingesetzt werden. Über eine Schnittstelle werden die Daten an die anderen Simulationsebenen weitergeleitet.

Gebäude

 

In einigen Fällen ist aufgrund des hohen Energiebedarfs die Simulation des Gebäudes inklusive seiner Lüftungs- und Klimatechnik sinnvoll. Hierbei werden die Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Sonneneinstrahlung am jeweiligen Standort berücksichtigt, wodurch auch ein Vergleich verschiedener Standorte möglich ist. In Kombination mit den inneren Lasten der jeweiligen Maschinen und Anlagen kann somit das Raumklima, das im Gebäude eingestellt wird, bestimmt werden. Ebenso kann die Energieeffizienz der Lüftungs- und Klimatechnik mit ihrer Regelungsstruktur optimiert werden.

 

  • Entwicklung von Regelungskonzepten
  • Optimierung von Regelungsparametern

Energie- und Kosteneffizienz durch das Limón Baukastensystem

 

Bei den Simulationsmodel

  • Innerhalb eines Simulationsprojektes erfolgt eine ganzheitliche Betrachtung der energetischen Situation des Kunden.
  • Je nach Aufgabenstellung werden Teil- oder Einzelmodelle aus dem Limón-Baukasten verwendet, welches eine effiziente Abbildung von vorhandenen oder geplanten Anlagen oder Prozessen ermöglicht. Dabei können verschiedene Varianten und Parametersätze einfach auf ihre Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz untersucht und überprüft werden.

Dieses Vorgehen gewährleistet die bestmögliche Energieeffizienz von Maßnahmen, Prozess- und Anlagenparametern. Gleichzeitig ermöglicht die Nutzung vorhandener Grundmodelle die Reduzierung der Projektkosten.


FAQ - häufig gestellte Fragen zu Limón Simulationsmodellen

 

Häufig werden Anlagen überdimensioniert geplant, weil Unsicherheiten über den Energiebedarf der Maschinen und Anlagen vorliegen (komplexe Energiestrukturen). Hierbei ist zu beachten, dass der Bedarf (Produktionstechnik / Maschinenbau) und die Versorgung (Energietechnik / Gebäudetechnik) von unterschiedlichen Planern oder sogar unterschiedlichen Fachdisziplinen bearbeitet werden. Ursprünglich beabsichtigte Wirkungsgrade der Energiebereitstellung bleiben so unerreichbar, wodurch hohe Infrastrukturkosten entstehen.

Eine weitere Folge komplexer Strukturen ist die fehlerbehaftete Planung und Berechnung von Energieeffizienzmaßnahmen für produzierende Unternehmen. Vereinzelte Maßnahmen beeinflussen sich wechselseitig und führen zu Defiziten in anderen Produktionsbereichen. Man spricht hier von einem Planungsdefizit. Zudem ist die Wirtschaftlichkeit einzelner Maßnahmen nicht konkret ermittelbar, da die Berechnung des Einsparpotenzials fehlerhaft oder nicht möglich ist (Berechnungsdefizit). Häufig liegen für Produktionsmaschinen nur Anschlusswerte und keine tatsächlichen Verbrauchswerte vor.

 

Eine simulationsgestützte Energieeffizienzanalyse erfordert die Kopplung von Produktions-, Energie- und Simulations-Know-How. Standardisierte Lösungen können aufgrund spezifischer Prozesse nur bedingt erfolgreich sein. Die größten Potenziale basieren auf individuellen Lösungen, die nur durch detaillierte Prozessbetrachtung möglich sind. Durch das Limón-Prozessverständnis in Verbindung mit speziell hierfür erstellten Simulationsbausteinen können die richtigen Modelle zur Berechnung von Effizienzpotentialen entwickelt werden. Dies umfasst das gesamte Produktionssystem vom Einzelprozess über die technische Gebäudeausrüstung bis hin zur Produktionssteuerung.

 

Eine ganzheitliche Betrachtung der energetischen Situation erfolgt in der Simulation. Je nach Aufgabenstellung werden Teil- oder Einzelmodelle verwendet.

Unsere Vorgehensweise: 

 

  1. Aufgabendefinition und Zielbeschreibung
  2. Datenerfassung und Systemanalyse
  3. Modellierung
  4. Verifizierung und Validierung
  5. Experimente und Analysen zur Entwicklung und Bewertung von Maßnahmen
  6. Innovatives Versorgungskonzept

Beispielanwendung
Limón hat im Rahmen eines Projektes mit einem südhessischen Energieversorger ein dynamisches Simulationsmodell für ein innovatives Konzept zur Energiebereitstellung auf Basis erneuerbarer Energien und Kraft-Wärme-Kopplung entwickelt. Die Energie wird durch ein Blockheizkraftwerk, eine Solarthermieanlage sowie einen geothermischen Speicher bereitgestellt. Mithilfe der Simulation werden die Energieströme über einen Zeitverlauf betrachtet. Die Bewertung der technischen Machbarkeit und die Entwicklung einer intelligenten Steuerung werden hierdurch ermöglicht.

 

Der Einsatz von Simulationen ist nicht nur bei einer Neuplanung von Anlagen bzw. Neubauten hilfreich. Auch bei der Erweiterung eines bestehenden Betriebs ist die Simulation ein geeignetes Hilfsmittel. Eine gezielte Dimensionierung der Prozess- bzw. Anlagenparameter ist Voraussetzung für die effiziente Maßnahmenentwicklung und die wirtschaftlich sinnvolle Umsetzung. Die Abbildung und Analyse von Wechselwirkungen sowie verschiedenen Energieeffizienzmaßnahmen sind dabei Bestandteil einer simulationsgestützten Planung.

 

Die Analyse verschiedener Varianten über definierte Zeiträume (Sensitivitätsanalyse) erfolgt aufgrund der Parametrisierung in Modellen mittels der Simulation. Mithilfe der Modellierung und Simulation können wir für Sie völlig neue Potenziale erschließen. Durch bessere Transparenz werden Ihre Betriebskosten gesenkt, Ihre Investitionskosten reduziert und Ihre Planungssicherheit gesteigert. Zudem ist eine ganzheitliche Betrachtung möglich, die vor allem im Bereich der Neuplanung die Projektlaufzeiten erheblich verkürzt.

  1. Simulationsmodelle können wesentlich leichter modifiziert werden als das reale System
  2. Untersuchung am realen System wäre zu aufwändig und zu teuer
  3. Darstellung von dynamischem Systemverhalten
  4. Reproduzierbare Experimente am Modell
  5. Simulationsergebnisse liefern Rückschlüsse und Lösungen für das reale Problem
  6. Veranschaulichung/Strukturierung von komplex vernetzen Systemen mit einer Vielzahl an Wechselwirkungen
  7. Darstellung spezifischer Anlagencharakteristika


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