Projekt 10377/02

Gestaltung und Bewertung von Energieanlagen unter ökologischen, wirtschaftlichen und technischen Gesichtspunkten

Projektträger

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule(RWTH) AachenLehrstuhl für Technische Thermodynamik
Schinkelstr. 8
52062 Aachen
Telefon: 0241/80-95380

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Rationelle Energieverwendung und Umweltschutz haben heute in Industrie und Handwerk im Vergleich zu wirtschaftlichen Aspekten nur einen geringen Stellenwert in betrieblichen Entscheidungsfindungen. Gleichwohl lassen sich insbesondere im Bereich Energie Emissionen reduzieren und Ressourcen schonen, wobei hier gerade in kmU ein großes Verbesserungspotenzial besteht. Ziel ist daher die Entwicklung einer EDV-unterstützten Methodik zur Gestaltung und Bewertung energietechnischer Anlagen, die eine zuverlässige, schnelle und kosteneffiziente Analyse und Verbesserung der betrieblichen Energiesituation erlaubt. Neben technischen und wirtschaftlichen Aspekten sollen ökologische und entscheidungstheoretische Gesichtspunkte miteinander verknüpft werden. Das System wird EUSEBIA genannt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Vorhaben schließt an das Projekt AZ10377 an, in dem das modular aufgebaute Gesamtkonzept von EUSEBIA entwickelt wurde. EUSEBIA gliedert sich in eine zentrale Anwenderoberfläche (zur Datenein-/ -ausgabe und Steuerung), mehrere Rechenmodule (Erstanalyse, Grobanalyse, Simulator, Ökonomiemodul, Entscheidungsunterstützungsmodul) sowie eine Datenbank und eine Entwickleroberfläche zur Anpassung von Anwendung und Datenbank an benutzerspezifische Bedürfnisse. Die Innovation von EUSEBIA besteht insbesondere in der Integration aller Arbeitsschritte einer Energiesystemanalyse in einem einzigen Programm. Dadurch wird der Aufwand zur Analyse und Verbesserung eines Energieversorgungssystems reduziert und die Entwicklung von Energiekonzepten gefördert, die die Umwelt über das gesetzliche Maß hinaus schützen ohne ökonomische Toleranzgrenzen zu überschreiten.
Von den Projektpartnern wurden parallel die einzelnen Systembestandteile konzipiert und realisiert: das Ökonomiemodul von EUtech, das Entscheidungsunterstützungsmodul vom LUT, die Modell-Kenndaten von BFT und der Rest vom LTT. In den letzten Monaten standen Praxistests durch EUtech, BFT und IUTA sowie die Überarbeitung des Gesamtsystems im Vordergrund. Es wurden Workshops mit potenziellen Anwendern durchgeführt, um die Praxisausrichtung und Breitenwirkung des Vorhabens zu gewährleisten. Aufgrund des modularen Aufbaus und der Verwendung bestehender Softwaresysteme konnten bereits nach ca. 11 Monaten ausgewählte Energieanlagen gestaltet und bewertet werden.


Ergebnisse und Diskussion

EUSEBIA unterstützt die wesentlichen Arbeitsschritte der Konzeption und Verbesserung von Energiesystemen. Die Datenerfassung und -auswertung zu Beginn eines Projektes wird durch die Erstanalyse in Form eines Fragebogens und einer automatischen Energieberichtserstellung unterstützt. Weiterhin können mit der Grobanalyse Einsparpotenziale bei der Deckung des Wärme- und Strombedarfs abgeschätzt werden. Zur Unterstützung der Gestaltung von Alternativen zur betrieblichen Energieversorgung steht ein Simulator zur Verfügung, mit dem diese effizient abgebildet und ihre energetischen, technischen, ökologischen und ökonomischen Eigenschaften quantifiziert werden können. Ergänzt wird der Gestaltungsteil durch ein Modul zur Bestimmung der gängigen ökonomischen Kennzahlen einer Alternative im Vergleich zum Ist-Zustand. Die so gewonnenen Kennzahlensätze lassen sich im Entscheidungsunterstützungsmodul gemäß einem vom Anwender vordefinierten Zielkatalog ganzheitlich bewerten. Die Projektergebnisse können in Form eines Berichts aus EUSEBIA exportiert werden.
Die Anwenderoberfläche von EUSEBIA dient zum einen zur Dateneingabe und Ergebnisdarstellung, zum anderen zur Steuerung der einzelnen Berechnungsmodule. Außerdem führt sie den Benutzer mit Hilfe von Kommentaren durch die Erstellung einer Energiesystemanalyse. Die ganzheitliche Analyse von E-nergiesystemen führt zu einer großen Menge Daten unterschiedlichen Bedeutungsinhaltes, die durch das System zu speichern und zu verarbeiten sind. Daher nutzt EUSEBIA als Datenspeicher nicht ein bestimmtes Datenformat sondern eine relationale Datenbank, innerhalb derer alle Benutzerdaten in so genannten Projekten und wenigen globalen Listen organisiert werden.
Besonders herauszustellen ist die Lernfähigkeit von EUSEBIA. Durch die zentrale Verwaltung aller Projekte in einer Datenbank, sind Anlagen, Energiebezugstarife oder Datensätze, die bei der Bearbeitung eines Projekts in EUSEBIA eingegeben werden, auch für andere Projekte nutzbar. Durch regelmäßige Anwendung entsteht also bei entsprechender Pflege ein umfangreicher Datenbestand, der durch den möglichen Rückgriff auf vorhandene Objekte die Zeit zur Bearbeitung eines Projektes mit EUSEBIA im Vergleich zur konventionellen Methode deutlich verringert.
Durch die Bereitstellung verschiedener Analysemethoden und Bewertungskonzepte unter Berücksichtigung ökologischer, ökonomischer und technischer Gesichtspunkte sowie die Verbesserung der Transparenz des Gestaltungsprozesses weist EUSEBIA eine Grundkonfiguration auf, die flexibel genug ist, die weitgefasste Aufgabenstellung zu erfüllen. So liegen bei der Analyse eines Energiesystems mit EUSEBIA zusätzlich zu der meistens im Vordergrund stehenden finanziellen Beurteilung immer auch ökologische und energetische Kennzahlen vor. Es wird also bestimmt, welcher finanzielle Aufwand zu welchen ökologischen Auswirkungen führt. Bei der Wahl zwischen zwei finanziell ähnlich aufwändigen Alternativen kann so eine Entscheidung zugunsten der ökologisch sinnvolleren getroffen werden.
Die Ziele des Forschungsprojektes wurden erreicht: Mit EUSEBIA wurde ein Prototyp eines EDV-Systems geschaffen, das den Fachberater bei der Analyse und Konzeption von Energieversorgungssystemen unterstützen kann. Dies wurde u.a. im Rahmen der Praxistests sowie des mit potenziellen Anwendern durchgeführten Workshops deutlich. Letzterer hat ferner gezeigt, dass der Bedarf für eine Software wie EUSEBIA vorhanden ist. Dem wünschenswert breiten Einsatz von EUSEBIA stehen zur Zeit jedoch noch einige Merkmale entgegen, insbesondere der hohe Lizenzpreis für Matlab/Simulink und die Einschränkung der Erweiterbarkeit auf programmiererfahrene Personen. Es wird daher vorgeschlagen, EUSEBIA im Rahmen eines Folgeprojektes in Bezug auf diese Aspekte weiterzuentwickeln und dabei auf den bislang gesammelten Erfahrungen aufzubauen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Im Bereich der Unternehmen, die Energieanalysen durchführen, besteht ein reger Informationsaustausch im Rahmen von jährlich stattfindenden Konferenzen. Zudem fungieren Ingenieurbüros, die EUSEBIA kennen und einsetzen, als Multiplikatoren, indem sie einen breiten Kreis Ihrer Klienten ansprechen. Daher wurde bzw. wird EUSEBIA auf sieben Fachkonferenzen und in zwei Fachzeitschriften dargestellt, außerdem entstand während der Projektlaufzeit eine Dissertation. Das Projekt und die Ergebnisse werden zudem auf der Internetseite des LTT beschrieben, wo auch Software und Handbücher zum freien Download zur Verfügung stehen. Die weitere Programmpflege erfolgt am LTT.


Fazit

Mit EUSEBIA wurde der Prototyp eines EDV-Systems entwickelt, das es erlaubt, Energieversorgungskonzepte für Industriebetriebe, Krankenhäuser, Schulen, öffentliche Gebäude etc. zu analysieren und zu erstellen. Dabei haben sich die verfolgten Ziele bestätigt und die Vorgehensweise im Wesentlichen be-währt, insbesondere die Arbeit als Projektgemeinschaft. Da auch der Bedarf für ein System wie EUSEBIA vorhanden ist, bietet es sich an, den Prototyp EUSEBIA in Zukunft zu einem Tool weiterzuentwickeln, das eine verbreitete Anwendung erfahren kann.