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Programm Dokumentation/Berechnung/Simulationsablauf: Unterschied zwischen den Versionen

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| Extrapolation der Waermepumpen-Kennlinie || ja/nein || Simulationskonfiguration; ohne Konfigurationssatz gilt „erlaubt"
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| Anlagenkopplung || aus, AK1, AK3 || Simulationskonfiguration, Feld „Anlagenkopplung": „aus", „Heizkreis (AK1)", „geschlossener Kreis (AK3)"; leer = aus
| Anlagenkopplung || aus, Heizkreis, geschlossener Kreis || Simulationskonfiguration, Feld „Anlagenkopplung": „aus", „Heizkreis", „geschlossener Kreis"; leer = aus
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'''Kaelteseite.''' Rechnet das Projekt Kaelte, fuehrt der Lauf neben den drei Waermekanaelen einen '''Kuehlkanal'''; er geht nicht in die Summe des Waermebedarfs ein. Die '''Kaeltekaskade''' rechnet nach der Waermekaskade der Waermepumpen, und ihr Strom geht als eigene Reihe in den Reststrombedarf. Steht keine Waermepumpe in der Stundenschleife, rechnen die Kaeltemaschinen allein, nach der ganzen Waermekaskade. Die Folge der Kaeltestufen — freie Kuehlung der Kaeltemaschinen, Kaeltespeicher, Waermepumpen im Kuehlbetrieb, Kaeltemaschinen — und die Rechnung jedes Kaelteerzeugers stehen unter [[Programm Dokumentation/Berechnung/Kühlung|Berechnung: Kühlung]].
'''Kaelteseite.''' Rechnet das Projekt Kaelte, fuehrt der Lauf neben den drei Waermekanaelen einen '''Kuehlkanal'''; er geht nicht in die Summe des Waermebedarfs ein. Die '''Kaeltekaskade''' rechnet nach der Waermekaskade der Waermepumpen, und ihr Strom geht als eigene Reihe in den Reststrombedarf. Steht keine Waermepumpe in der Stundenschleife, rechnen die Kaeltemaschinen allein, nach der ganzen Waermekaskade. Die Folge der Kaeltestufen — freie Kuehlung der Kaeltemaschinen, Kaeltespeicher, Waermepumpen im Kuehlbetrieb, Kaeltemaschinen — und die Rechnung jedes Kaelteerzeugers stehen unter [[Programm Dokumentation/Berechnung/Kühlung|Berechnung: Kühlung]].


'''Anlagenkopplung.''' Die Projekteinstellung „Anlagenkopplung" legt fest, ob die Erzeuger auf die Gebaeude zurueckwirken. Bei „aus" gilt ideale Regelung: Die Gebaeude rechnen ihren Bedarf vorab, die Kaskade deckt ihn. Bei '''AK1''' rechnet das Gebaeude seine Waermeuebergabe mit Heizkurve und Vorlauf schon in der Bedarfsrechnung (Heizkreis als Randbedingung); die Erzeuger wirken nicht zurueck. Bei '''AK3''' rechnen Gebaeude und Kaskade '''je Stunde im geschlossenen Kreis''':
'''Anlagenkopplung.''' Die Projekteinstellung „Anlagenkopplung" legt fest, ob die Erzeuger auf die Gebaeude zurueckwirken. Bei „aus" gilt ideale Regelung: Die Gebaeude rechnen ihren Bedarf vorab, die Kaskade deckt ihn. Beim '''Heizkreis''' rechnet das Gebaeude seine Waermeuebergabe mit Heizkurve und Vorlauf schon in der Bedarfsrechnung (Heizkreis als Randbedingung); die Erzeuger wirken nicht zurueck. Beim '''geschlossenen Kreis''' rechnen Gebaeude und Kaskade '''je Stunde gemeinsam''':


# Vor der ersten Stunde schwingen die Gebaeude 720 Stunden ohne Kaskade ein.
# Vor der ersten Stunde schwingen die Gebaeude 720 Stunden ohne Kaskade ein.
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# Danach laeuft die eigentliche Kaskadenstunde einmal mit dem gefundenen Bedarf.
# Danach laeuft die eigentliche Kaskadenstunde einmal mit dem gefundenen Bedarf.


Hoechstens 20 Durchlaeufe sind zugelassen, mit mehreren Zonen hoechstens 120 als Produkt aus Zonenzahl und Durchlaeufen; wird die Grenze gerissen, bricht der Lauf mit Gebaeude, Stunde und groesster Abweichung ab, statt still zu naehern. Auf AK3 liegt auch die Kaelteseite im Kreis: Die Kaeltekaskade rechnet je Stunde nach der Waermestunde, und das Kaelteangebot begrenzt als '''Kaelteschranke''' die Kuehlleistung der Zonen. Ein Gebaeude auf dem Rechenweg Tagesbilanz rechnet keine Anlagenkopplung.
Hoechstens 20 Durchlaeufe sind zugelassen, mit mehreren Zonen hoechstens 120 als Produkt aus Zonenzahl und Durchlaeufen; wird die Grenze gerissen, bricht der Lauf mit Gebaeude, Stunde und groesster Abweichung ab, statt still zu naehern. Im geschlossenen Kreis liegt auch die Kaelteseite im Kreis: Die Kaeltekaskade rechnet je Stunde nach der Waermestunde, und das Kaelteangebot begrenzt als '''Kaelteschranke''' die Kuehlleistung der Zonen. Ein Gebaeude auf dem Rechenweg Tagesbilanz rechnet keine Anlagenkopplung.


'''Komfortstunden.''' Mit Anlagenkopplung zaehlt der Lauf je gekoppeltem Gebaeude die Stunden der Nutzungszeit, in denen die Raumluft um mehr als 1 K unter dem Heizsollwert liegt — mit wirksamer Kuehlung ebenso ueber dem Kuehlsollwert —, dazu die Summe dieser Abweichungen in Kelvinstunden und die laengste zusammenhaengende Folge solcher Stunden. Mit mehreren Zonen zaehlt eine Stunde, sobald eine Zone die Schwelle reisst.
'''Komfortstunden.''' Mit Anlagenkopplung zaehlt der Lauf je gekoppeltem Gebaeude die Stunden der Nutzungszeit, in denen die Raumluft um mehr als 1 K unter dem Heizsollwert liegt — mit wirksamer Kuehlung ebenso ueber dem Kuehlsollwert —, dazu die Summe dieser Abweichungen in Kelvinstunden und die laengste zusammenhaengende Folge solcher Stunden. Mit mehreren Zonen zaehlt eine Stunde, sobald eine Zone die Schwelle reisst.
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* '''Simulationsergebnis''', Reiter „Wärme-/Strombedarf" — die Jahresganglinien und die Jahresdauerlinien des Bedarfs.
* '''Simulationsergebnis''', Reiter „Wärme-/Strombedarf" — die Jahresganglinien und die Jahresdauerlinien des Bedarfs.
* '''Simulationsergebnis''', je ein Reiter pro beteiligtem Erzeuger.
* '''Simulationsergebnis''', je ein Reiter pro beteiligtem Erzeuger.
* '''Laufprotokoll''' — Hinweise, Warnungen und der Abbruchgrund; hier stehen auch die Warnkriterien aus Schritt 9 und, auf AK3 mit Kaelteseite, die Zaehler des Kreises (Stunden an der Kaelteschranke, Umschaltstunden, Kaelte-Restbedarf, Fallwechsel).
* '''Laufprotokoll''' — Hinweise, Warnungen und der Abbruchgrund; hier stehen auch die Warnkriterien aus Schritt 9 und, im geschlossenen Kreis mit Kaelteseite, die Zaehler des Kreises (Stunden an der Kaelteschranke, Umschaltstunden, Kaelte-Restbedarf, Fallwechsel).
* '''Bericht und Wirtschaftlichkeit''' rechnen auf denselben Jahresmengen weiter.
* '''Bericht und Wirtschaftlichkeit''' rechnen auf denselben Jahresmengen weiter.



Version vom 11. Oktober 2026, 13:14 Uhr


Was berechnet wird

Ein Simulationslauf rechnet ein volles Jahr durch und beantwortet damit die Frage, welcher Erzeuger wann wie viel deckt. Ergebnis sind die Stundenganglinien von Bedarf, Produktion und Speicherfuellstand, die Jahresmengen je Erzeuger, der Restwaermebedarf und der Reststrombedarf (das, was aus dem Netz kommt) — die Grundlage aller Kennzahlen, des Berichts und der Wirtschaftlichkeitsrechnung.

Der Lauf rechnet nicht die Waerme- und Strommengen selbst, sondern setzt sie voraus: Zuerst wird der Bedarf gebildet, dann arbeiten die Erzeuger ihn ab.

Eingangsgrößen

Groesse Einheit Herkunft im Programm
Klimaregion des Projekts — Projektverwaltung, Feld „Klimaregion"; fehlt sie, bricht der Lauf ab
Waermebedarf, stuendlich kWh wird zu Beginn des Laufs gerechnet, siehe Berechnung: Wärmebedarf
Strombedarf, viertelstuendlich kW wird zu Beginn des Laufs gerechnet, siehe Berechnung: Strombedarf
Netzverluste und ihre Einheit % oder kWh/a Simulationskonfiguration, Feld „Netzverluste"
Kaskadenbelegung Platz 1 bis 4 — Simulationskonfiguration, Bereich „Waermeerzeuger" (Platz 1 = hoechste Prioritaet)
Stromerzeuger — Simulationskonfiguration, Bereich „Stromerzeuger" (Photovoltaik)
Energiespeicher — Simulationskonfiguration, Bereich „Energiespeicher" (Stromspeicher)
Ladepriorität je Anlage 1…99 Erzeugerkarte der Simulationskonfiguration; nicht gepflegt = 99
Ein- und Abschaltschwelle je Puffer % der Kapazitaet Speicherregelung in der Simulationskonfiguration
Knappheitsreihenfolge der Kanaele — Einstellungen; Vorbelegung Brauchwasser, Prozess, Heizung
Extrapolation der Waermepumpen-Kennlinie ja/nein Simulationskonfiguration; ohne Konfigurationssatz gilt „erlaubt"
Anlagenkopplung aus, Heizkreis, geschlossener Kreis Simulationskonfiguration, Feld „Anlagenkopplung": „aus", „Heizkreis", „geschlossener Kreis"; leer = aus

Formelzeichen und Parameter

Parameter

Was in den Lauf hereinkommt:

Symbol Bedeutung Einheit Herkunft
t Stunde des Jahres, t=1…8760 — Zeitraster der Waermerechnung (Konstante: 8 760 Stunden je Jahr)
k Viertelstunde des Jahres, k=1…35040 — Zeitraster der Stromrechnung (Konstante: 35040=8760⋅4)
i Tagesindex des ersten Wochenend-Samstags, i=0…13 — Wochenendkennzeichen der Klimadaten der Projektregion
Δt(L) Versatz Ortszeit − UTC in der Stunde L h Konstante: 1 h in der Normalzeit (MEZ), 2 h in der Sommerzeit (MESZ)
rLade(A) Ladepriorität der Anlage A, rLade=1…99 — Erzeugerkarte, Feld „Ladepriorität"; Vorgabe nach Grenzkosten: 10 Solarthermie, 20 Waermepumpe, 30 BHKW, 40 Heizkessel, 50 sonstige; nicht gepflegt = 99
sein Einschaltschwelle eines Pufferspeichers % Speicherregelung; Vorgabe: 10
saus Abschaltschwelle eines Pufferspeichers % Speicherregelung; Vorgabe: 95
QSp,max nutzbare Kapazitaet eines Pufferspeichers kWh Pufferspeicherkatalog, siehe Berechnung: Pufferspeicher

Variablen

Was der Lauf selbst bildet:

Symbol Bedeutung Einheit berechnet in
w Wochentag des 1. Januar, w=0 (Montag) … 6 (Sonntag) — (3)
L Ortszeit-Index einer Klimadatenstunde, L=0…8759 — (4)
U UTC-Index derselben Stunde in der gelieferten Reihe — (4)
P(k) Wert einer Viertelstundenreihe (Leistung) kW je nach Reihe: Strombedarf, Erzeugung, Netzbezug
Q(t) Wert einer Stundenreihe (Waermemenge) kWh je nach Reihe: Bedarf, Erzeugung, Speicherinhalt
Ea Jahresmenge einer Viertelstundenreihe MWh (1)
Qa Jahresmenge einer Stundenreihe MWh (2)
QSp(t) Inhalt eines Pufferspeichers in der Stunde t kWh (6), (7)
Qoffen(t) nach der Kaskade ungedeckter Waermebedarf der Stunde t kWh Ergebnis der Kaskade
PNetz(k) nach Photovoltaik und Speicher verbleibender Netzbezug kW Ergebnis der Phasen 3 und 4
QRest Restwaermebedarf des Laufs MWh (8)
ERest Reststrombedarf des Laufs (Netzbezug) MWh (9)

Rechenweg

1. Zeitraster

Waerme wird in 8 760 Stunden je Jahr gefuehrt, Strom in 35 040 Viertelstunden (8 760 × 4). Das Jahr hat immer 365 Tage; einen 29. Februar kennt der Rechenkern nicht.

Die Werte einer Viertelstundenreihe sind Leistungen [kW] — ein Stundenwert, der ins Viertelstundenraster gespreizt wird, steht in allen vier Vierteln gleich hoch und wird nicht geviertelt. Deshalb steht in der Jahressumme der Teiler 4 000 (= 4 Viertel je Stunde · 1 000 kWh je MWh) und in der Stundenreihe der Teiler 1 000:

Ea=∑k=135040P(k)4000   (1)
Ea – Jahresmenge einer Viertelstundenreihe [MWh]
P(k) – Wert der Reihe in der Viertelstunde, eine Leistung [kW]
4000 – Teiler: vier Viertel je Stunde mal 1 000 kWh je MWh [–]
Qa=∑t=18760Q(t)1000   (2)
Qa – Jahresmenge einer Stundenreihe [MWh]
Q(t) – Wert der Reihe in der Stunde, eine Waermemenge [kWh]
1000 – Umrechnung kWh in MWh [kWh/MWh]

2. Vorpruefungen — der Lauf bricht ab, wenn

  1. die Datenbankmigration nicht abgeschlossen ist,
  2. das Projekt keinen Konfigurationssatz hat,
  3. die Netzverluste in Prozent angegeben sind und ueber 100 % liegen,
  4. das Projekt keine Klimaregion traegt,
  5. die Strombedarfsrechnung selbst abbricht.

Der Abbruch ist bewusst hart: Ein Lauf, der mit leerem Stromprofil weiterrechnet, liefert ein Ergebnis, das vollstaendig aussieht und keines ist.

3. Bedarf zuerst

Vor jedem Erzeuger werden Waerme- und Strombedarf gerechnet. Beide benutzen denselben Kalender: Der Wochentag des 1. Januar wird aus den Wochenendkennzeichen der Klimadaten abgeleitet und von der Waermerechnung an die Stromrechnung weitergegeben; traegt das Projekt eine Spotpreisreihe mit Jahr, gilt fuer alle der Kalender dieses Jahres. Steht der Samstag des ersten Wochenendpaares am Tagesindex i, so gilt

w=(5−i) mod⁡ 7   (3)
w – Wochentag des 1. Januar, 0 = Montag bis 6 = Sonntag [–]
i – Tagesindex des ersten Wochenend-Samstags, 0 bis 13 [–]
5 – Wochentagsnummer des Samstags [–]
7 – Tage je Woche [d]

Damit kacheln Gebaeudeprofile, Brauchwasser, Prozesswaerme und Stromprofile auf denselben Wochentagen. Die Einzelheiten der Suche nach i — und der Rueckfallwert, wenn es kein Wochenendpaar gibt — stehen unter Berechnung: Wärmebedarf, Schritt 1.

Der Waermebedarf entsteht in drei Kanaelen und wird auch so weitergereicht; die Kaelte fuehrt ein vierter Kanal:

Kanal Inhalt
0 Heizung
1 Brauchwasser
2 Prozesswaerme
3 Kuehlung — nur in Projekten, die Kaelte rechnen; er zaehlt nicht zum Waermebedarf

4. Zeitbasis der Klimadaten: Ortszeit

Die Klimadatenreihe einer Region wird von PVGIS in UTC geliefert, Lastgaenge und Profile laufen dagegen in Ortszeit. Der Rechenkern verschiebt die Reihe deshalb beim Lesen: Zum Ortszeit-Index L gehoert der gelieferte Index

U={L−Δt(L)L−Δt(L)≥0L−Δt(L)+8760L−Δt(L)<0   (4)
U – Index derselben Stunde in der gelieferten UTC-Reihe [–]
L – Ortszeit-Index der Stunde, 0 bis 8 759 [–]
Δt(L) – Versatz Ortszeit minus UTC: 1 h in der Normalzeit (MEZ), 2 h in der Sommerzeit (MESZ) [h]
8760 – Stunden je Jahr; hier der Jahresumlauf [h]

Fuer den Versatz gilt Δt(L)=1 h in der Normalzeit (MEZ) und Δt(L)=2 h in der Sommerzeit (MESZ); der zweite Fall von (4) fasst den Fall „1. Januar 00:00 MEZ = 31. Dezember 23:00 UTC".

Die Sommerzeit laeuft nach der EU-Regel vom letzten Maerzsonntag 02:00 Ortszeit bis zum letzten Oktobersonntag 03:00 Ortszeit; die Regel ist im Rechenkern fest hinterlegt, damit das Ergebnis eines Laufs nicht von der Zeitzonentabelle des Rechners abhaengt. Weil das Raster starre 8 760 Faecher hat, wird an der Fruehjahrsumstellung eine UTC-Stunde doppelt gelesen und an der Herbstumstellung eine ausgelassen. Beide liegen nachts; Einstrahlung und Sonnenwinkel sind dort null.

Verschoben werden immer ganze Zeilen — Einstrahlung, Sonnenwinkel und Aussentemperatur einer Stunde bleiben zusammen.

5. Der Lauf in fuenf Phasen

Phase Was geschieht Fortschritt
Start Vorpruefungen, Speicherregister aufbauen, Warnkriterien melden 0 %
Kaskade die Waermeerzeuger decken den Waermebedarf ab 10 %
Photovoltaik PV-Erzeugung wird vom Reststrombedarf abgezogen ab 60 %
Stromspeicher die Entladung des Speichers senkt den Netzbezug weiter ab 75 %
Abschluss Restmengen, Speicherkennzahlen, Erdreichauswertung ab 90 %

Ein Abbruch durch den Anwender wirkt nur zwischen den Phasen. Mitten in der Kaskade abzubrechen hiesse, mit halb gefuellten Kanaelen zurueckzubleiben.

6. Die Kaskade — was in EINER Stunde geschieht

Die vier Waermeerzeuger-Plaetze werden in ihrer Reihenfolge abgearbeitet: Platz 1 deckt so viel wie moeglich, Platz 2 uebernimmt den Rest derselben Stunde, und so fort. Innerhalb der Stunde laeuft immer dieselbe Folge:

  1. Vorabentladung — die Pufferspeicher decken Bedarf aus ihrem Inhalt, Kanal fuer Kanal in der Knappheitsreihenfolge, je Kanal in der Entladereihenfolge der Speicher.
  2. Bedarfsdeckung — die Erzeugerstufen in Kaskadenreihenfolge; jede Anlage deckt ueber ihre Direktsenken in deren Rangfolge.
  3. Ladephasen — Rang fuer Rang aufsteigend: alle Puffersenken des Rangs 1 aller Anlagen, dann Rang 2, dann Rang 3 — dabei kaskadenuebergreifend nach Ladepriorität dieser Stunde.
  4. Nachentladung — die Speicher decken den dann noch offenen Bedarf.
  5. Heizstab — auf den verbleibenden Kanalrest.
  6. Stundenabschluss je Speicher — genau einmal je Stunde.

Diese Stundenfolge ist die Speicherstufe. In ihr rechnen die Waermepumpe — immer, wenn sie in der Kaskade steht — sowie Solarthermie, Heizkessel und BHKW, sobald eine ihrer Anlagen einen Pufferspeicher als Senke fuehrt (der Heizkessel auch als Quelle, das BHKW auch mit Pendelspeicher), dazu jede Erzeugerart, die in der Kaskade zwischen zwei solchen Mitgliedern steht. Die Stufe rechnet an der Kaskadenposition ihres ersten Mitglieds. Ein Erzeuger ohne Speicherbeteiligung davor oder dahinter rechnet als eigene Jahresschleife an seinem Platz: davor deckt er zuerst, dahinter bekommt er, was nach der ganzen Stufe — Nachentladung und Heizstab eingeschlossen — offen bleibt.

Der Grund fuer diese Ordnung: Zwei Erzeuger, die denselben Speicher bedienen, muessen in derselben Stundenschleife laufen. Ein Modul, das sein ganzes Jahr fuer sich durchrechnet, gaebe der naechsten Stufe einen Fuellstand vom Silvesterabend in ihre Stunde 0.

Kaelteseite. Rechnet das Projekt Kaelte, fuehrt der Lauf neben den drei Waermekanaelen einen Kuehlkanal; er geht nicht in die Summe des Waermebedarfs ein. Die Kaeltekaskade rechnet nach der Waermekaskade der Waermepumpen, und ihr Strom geht als eigene Reihe in den Reststrombedarf. Steht keine Waermepumpe in der Stundenschleife, rechnen die Kaeltemaschinen allein, nach der ganzen Waermekaskade. Die Folge der Kaeltestufen — freie Kuehlung der Kaeltemaschinen, Kaeltespeicher, Waermepumpen im Kuehlbetrieb, Kaeltemaschinen — und die Rechnung jedes Kaelteerzeugers stehen unter Berechnung: Kühlung.

Anlagenkopplung. Die Projekteinstellung „Anlagenkopplung" legt fest, ob die Erzeuger auf die Gebaeude zurueckwirken. Bei „aus" gilt ideale Regelung: Die Gebaeude rechnen ihren Bedarf vorab, die Kaskade deckt ihn. Beim Heizkreis rechnet das Gebaeude seine Waermeuebergabe mit Heizkurve und Vorlauf schon in der Bedarfsrechnung (Heizkreis als Randbedingung); die Erzeuger wirken nicht zurueck. Beim geschlossenen Kreis rechnen Gebaeude und Kaskade je Stunde gemeinsam:

  1. Vor der ersten Stunde schwingen die Gebaeude 720 Stunden ohne Kaskade ein.
  2. Je Stunde bietet die Kaskade am Vorlauf der Stunde eine Leistung an; sie wird auf Gebaeude und Zonen verteilt, und jedes Gebaeude rechnet die Stunde mit dieser Schranke.
  3. Aus der Loesung bildet der Lauf den Vorlauf bedarfsgewichtet neu und fragt das Angebot erneut ab — bis sich Raumluft um hoechstens 0,01 K, Heizleistung um hoechstens 0,1 W, Vorlauf um hoechstens 0,05 K und Angebot um hoechstens 0,1 W aendern.
  4. Danach laeuft die eigentliche Kaskadenstunde einmal mit dem gefundenen Bedarf.

Hoechstens 20 Durchlaeufe sind zugelassen, mit mehreren Zonen hoechstens 120 als Produkt aus Zonenzahl und Durchlaeufen; wird die Grenze gerissen, bricht der Lauf mit Gebaeude, Stunde und groesster Abweichung ab, statt still zu naehern. Im geschlossenen Kreis liegt auch die Kaelteseite im Kreis: Die Kaeltekaskade rechnet je Stunde nach der Waermestunde, und das Kaelteangebot begrenzt als Kaelteschranke die Kuehlleistung der Zonen. Ein Gebaeude auf dem Rechenweg Tagesbilanz rechnet keine Anlagenkopplung.

Komfortstunden. Mit Anlagenkopplung zaehlt der Lauf je gekoppeltem Gebaeude die Stunden der Nutzungszeit, in denen die Raumluft um mehr als 1 K unter dem Heizsollwert liegt — mit wirksamer Kuehlung ebenso ueber dem Kuehlsollwert —, dazu die Summe dieser Abweichungen in Kelvinstunden und die laengste zusammenhaengende Folge solcher Stunden. Mit mehreren Zonen zaehlt eine Stunde, sobald eine Zone die Schwelle reisst.

7. Ladepriorität — wer den Speicher zuerst fuellen darf

Die Reihenfolge der Bedarfsdeckung (Schritt 2 oben) ist die Kaskade. Die Reihenfolge des Ladens ist eine andere: Sie folgt der Ladepriorität, und die kleinere Zahl laedt zuerst:

rLade(A)<rLade(B)→A laedt vor B   (5)
rLade(A) – Ladeprioritaet der Anlage A, 1 bis 99; nicht gepflegt = 99 [–]
A, B – zwei Anlagen, die in derselben Stunde laden wollen [–]

Die Vorgabewerte stehen nach Grenzkosten:

Anlagenart rLade warum dieser Platz
Solarthermie 10 Grenzkosten nahe null — nicht genutzte Einstrahlung ist verloren
Waermepumpe 20 Strompreis / Jahresarbeitszahl; profitiert vom leeren Speicher
BHKW 30 Waerme ist Koppelprodukt, Bewertung haengt an der Stromgutschrift
Heizkessel 40 hoechste Grenzkosten — soll nur nachheizen
Sonstige 50

Von Hand ist jeder Wert von 1 bis 99 einstellbar. Eine Anlage ohne gepflegte Priorität wird wie 99 behandelt, steht also hinter jeder konfigurierten Anlage.

8. Speicherregelung

Ein Puffer wird mit Hysterese gefahren: Unterschreitet der Fuellstand die Einschaltschwelle, wird geladen, bis die Abschaltschwelle erreicht ist.

QSp(t)<sein100⋅QSp,max→Ladebeginn   (6)
QSp(t) – Inhalt des Pufferspeichers in der Stunde [kWh]
sein – Einschaltschwelle des Speichers; Vorgabe 10 [%]
QSp,max – nutzbare Kapazitaet des Speichers [kWh]
100 – Umrechnung Prozent in Anteil [–]
QSp(t)≥saus100⋅QSp,max→Ladeende   (7)
QSp(t) – Inhalt des Pufferspeichers in der Stunde [kWh]
saus – Abschaltschwelle des Speichers; Vorgabe 95 [%]
QSp,max – nutzbare Kapazitaet des Speichers [kWh]
100 – Umrechnung Prozent in Anteil [–]

Ohne eigene Vorgabe gelten sein=10 % und saus=95 % der nutzbaren Kapazitaet. Die Abschaltschwelle liegt bewusst unter 100 %, weil die Bereitschaftsverluste den Fuellstand laufend absenken.

9. Warnkriterien am Laufstart

Vor der ersten Stunde prueft der Lauf die Zuordnung von Erzeugern und Speichern und meldet ins Laufprotokoll. Zuordnungen sind frei — aber nur sinnvolle bleiben unkommentiert:

  • W1 Ladeziel liegt ausserhalb des Klassen-Sets des Speichers (geladen wuerde mit einem Zweck, den der Speicher nie entlaedt).
  • W2 Bauform des Speichers widerspricht dem Klassen-Set.
  • W3 Erzeuger-Vorlauf liegt unter dem wirksamen Vorlauf oder unter der Nutztemperatur des Zielspeichers.
  • W4 Nutztemperatur liegt ueber dem wirksamen Vorlauf — der Lauf klemmt sie.
  • W5 ein als Waermequelle konfigurierter Puffer hat keinen einzigen Lader.
  • W6 Schichtung am Leitspeicher eines Parallelverbunds — wird abgewiesen, nicht nur gemeldet.
  • hart Kurzschluss (Quelle ist zugleich eigenes Ladeziel), Ring in der Kaskadenkette, leeres Klassen-Set.

10. Abschluss

Was die Kaskade offen gelassen hat und was nach Photovoltaik und Speicher noch aus dem Netz kommt, sind die zwei Restmengen des Laufs — gebildet nach denselben Regeln (1) und (2):

QRest=∑t=18760Qoffen(t)1000   (8)
QRest – Restwaermebedarf des Laufs [MWh]
Qoffen(t) – nach der Kaskade ungedeckter Waermebedarf der Stunde [kWh]
1000 – Umrechnung kWh in MWh [kWh/MWh]
ERest=∑k=135040PNetz(k)4000   (9)
ERest – Reststrombedarf des Laufs, also der Netzbezug [MWh]
PNetz(k) – nach Photovoltaik und Speicher verbleibender Netzbezug der Viertelstunde [kW]
4000 – Teiler: vier Viertel je Stunde mal 1 000 kWh je MWh [–]

Danach bildet der Lauf die Speicherkennzahlen (mittlerer und maximaler Fuellstand, Vollzyklen) und die Eingangsgroessen der Auslegungspruefung fuer Erdreichquellen.

Grenzen und Annahmen

  • Ein Jahr, keine Alterung. Gerechnet wird ein einziges Jahr mit dem Klimadatensatz der gewaehlten Region. Degradation, Verschleiss und Betriebsjahre kommen erst in der Wirtschaftlichkeitsrechnung vor.
  • Kein Schaltjahr. 365 Tage, 8 760 Stunden — fest.
  • Stundenaufloesung in der Waerme. Vorgaenge innerhalb einer Stunde (Regelschwingungen, der Zeitpunkt eines Takts) bildet der Lauf nicht ab; wo ein Erzeuger Takten und Anfahrverluste rechnet, gehen sie als Stundenwerte ein (siehe Berechnung: Heizkessel).
  • Keine Hydraulik im engeren Sinn. Rohrnetze, Druckverluste, Pumpen und Mischer werden nicht gerechnet; die Netzverluste sind ein pauschaler Aufschlag.
  • Zwei Umstellstunden je Jahr liegen wegen des starren Rasters doppelt bzw. gar nicht vor (siehe Schritt 4 und Gleichung (4)). Sie liegen nachts und veraendern die Jahressumme der Einstrahlung nicht.
  • Ein Lauf zur Zeit. Der Rechenkern ist nicht darauf ausgelegt, zwei Simulationen gleichzeitig zu fahren.
  • Kein Ergebnis bei Abbruch. Bricht eine Stufe ab, wird nichts gespeichert — statt eines halben Ergebnisses gibt es eine Meldung im Laufprotokoll.

Ergebnisse und wo sie stehen

  • Simulation Konfiguration, Schritt ①, und im Ergebnisreiter „Stromspeicher" der Block „Einzelanlage (klassischer Projektlauf)" — die Einstellungen, mit denen gerechnet wurde.
  • Simulationsergebnis, Reiter „Übersicht" — Jahresmengen und Deckungsgrade je Erzeuger, QRest nach (8) und ERest nach (9).
  • Simulationsergebnis, Reiter „Wärme-/Strombedarf" — die Jahresganglinien und die Jahresdauerlinien des Bedarfs.
  • Simulationsergebnis, je ein Reiter pro beteiligtem Erzeuger.
  • Laufprotokoll — Hinweise, Warnungen und der Abbruchgrund; hier stehen auch die Warnkriterien aus Schritt 9 und, im geschlossenen Kreis mit Kaelteseite, die Zaehler des Kreises (Stunden an der Kaelteschranke, Umschaltstunden, Kaelte-Restbedarf, Fallwechsel).
  • Bericht und Wirtschaftlichkeit rechnen auf denselben Jahresmengen weiter.

Bezüge