Planungsplattform zur Bewertung der Energieflexibilität bei der Fabrikplanung

Die Planungsplattform stellt ein webfähiges Tool zur Unterstützung der Planung energieflexibler Kälte- und Wärmeversorgungssysteme in Produktionsbetrieben dar. Die Zielgruppe der Anwendung sind ExpertInnen bspw. aus der Fachplanung oder der Energieberatung. Die zentralen Elemente der Plattform sind eine grafische Benutzeroberfläche (Abkürzung GUI aus dem Englischen: graphical user interface) im Front-End, sowie modulare Simulationsmodelle von Technologien industrieller Kälte- und Wärmeversorgungssysteme, dem Programmkern und verschiedener Datenquellen im Back-End.

AnwenderInnen interagieren mit der Planungsplattform im Front-End über die GUI. Diese kann in allen gängigen Webbrowsern abgerufen werden und leitet durch einen vierstufigen Planungsprozess. Im ersten Schritt werden verschiedene Rahmenbedingungen des Planungsprojekts (z. B. Lastdaten der thermischen Verbraucher) spezifiziert. Im zweiten Schritt werden mögliche technische Varianten des Zielsystems konfiguriert. Im dritten Schritt erfolgt die Parametrierung der Design-Varianten und die Festlegung der Berechnungseinstellungen (z. B. zeitlicher Betrachtungshorizont). Im vierten und letzten Schritt erfolgt das Auslösen der Berechnungen sowie die grafische Visualisierung relevanter technischer (z. B. Massenströme und Temperaturen) und wirtschaftlicher (z. B. Annuität, betriebsgebundene Energiekosten, Investitionsausgaben) Ergebnisgrößen.

Nachfolgend sind die Kernanforderungen und Funktionalitäten der Planungsplattform aufgelistet:

• Möglichkeit zur Entwicklung verschiedener Systemdesign-Alternativen direkt in der Applikation ohne vertiefte Simulationskenntnisse
• Webfähigkeit der Applikation
• Intuitive Bedienbarkeit
• Einfache Erweiterbarkeit des berücksichtigten Technologiepools
• Methodische Kompatibilität zu etablierten Planungsprozessen
• Kompatibilität zu gängigen Modellierungs- und Simulationsumgebungen

Im Kontext der App-Entwicklung wurde weiterhin die Interoperabilität der Planungsplattform mit dem Konzept des Building Information Modeling (BIM) untersucht. Dazu wurde eine Python-basierte Programmschnittstelle konzipiert, mit welcher energierelevante Simulationsmodellparameter (z. B. Rohrleitungslängen) aus einer Modelldatei im BIM-Austauschformat extrahiert werden können. Als Grundlage für anknüpfende Untersuchungen wurde zudem ein BIM-Modell der ETA-Fabrik des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der TU Darmstadt erstellt.

Die geometrischen Strukturen der ETA-Fabrik können Sie im Autodesk Viewer interaktiv erkunden. Weiterführende Informationen zu den enthaltenen Maschinen und Komponenten finden Sie auf der Webseite der ETA-Fabrik. In der nachfolgenden Abbildung werden die Steuerelemente des Viewers und deren Funktionen dargestellt.