Virtual Cooling Control: Effizienzsteigerung von Kälteanlagen durch intelligente Regelstrategien auf Basis virtueller Datenpunkte
Abstract
Unter dem Hintergrund, dass der Energieaufwand für den Betrieb von Kälteanlagen beträchtlich ist, soll im Rahmen des Forschungsvorhabens ViCC die Steigerung der Energieeffizienz von Kompressions-Kälteanlagen durch innovative Regelkonzepte mittels Kombination aus „rule-based“ und „virtual-based“ Regelstrategien erfolgen. Der Energiebedarf von Kälteanlagen wird in Österreich mit ca. 10 bis 14 % des gesamten Stromverbrauchs in den Sektoren Dienstleistung und Sachgüterproduktion abgeschätzt. Es wird davon ausgegangen, dass der Bedarf mittels einfachen / non-invasiven Maßnahmen um bis zu 15 % reduziert werden kann, durch technische Investitionen ist eine Reduktion um bis zu 40 % realisierbar. Das Hauptziel des Forschungsvorhabens ViCC ist die Beantwortung folgender Kernfrage: Wie lässt sich mit vertretbarem technischen und wirtschaftlichen Aufwand die Steigerung der Energieeffizienz von Kompressions-Kälteanlagen durch eine Kopplung des Gebäude-automationssystems (GA-System) an dynamische Systemmodelle und damit der Möglichkeit der Generierung von virtuellen Datenpunkten für innovative Regelkonzepte steigern? Eine Kälteanlage ist ein komplexes System aus einzelnen Komponenten verschiedener Hersteller (z.B.: Kältemaschine, Rückkühlung,…). Die Herausforderung intelligenter Regelstrategien liegt darin, ein größtmögliches Optimum im Zusammenspiel der einzelnen Systemkomponenten zu erzielen. Der Fokus dieses Projektes ist eine Gesamtsystem-optimierung, wobei sich die wesentliche Fragestellung auf den Teillastfall bezieht. Grundsätzlich stehen für eine Teillast-Regelung zwei „Antriebsschrauben“ zur Verfügung – eine Änderung der Temperaturen/Temperaturdifferenzen oder der Massenströme. Erfahrungswerte der Antragsteller zeigen, dass „klassischen“ Regelstrategien, mit konstanten Temperaturen und/oder Massenströme um die Kältemaschine arbeiten und die Temperatur erst im Zuge der Verteilung auf die Abnehmer auf das jeweils gewünschte Temperaturniveau heben. Diese Vorgangsweise ist insgesamt energietechnisch offensichtlich nicht sinnvoll, jedoch allgemeine Praxis. Literaturquellen bzw. darauf aufbauende Berechnungen im Rahmen der Projektvorbereitung zeigen, dass die Entwicklung der ViCC Methodik ein Energieeffizienzsteigerungspotential von Kompressions-Kälteanlagen von 25 % erwarten lässt, was ein Reduktionspotential der CO2 Emissionen von 25.885 t/a bedeutet. Ein weiterer Mehrwert wird durch die integrierte Möglichkeit der detaillierte Anlagenanalyse und dadurch der Umsetzungsmöglichkeit von „automated fault detection“ und „predicted maintainance“ generiert, die eine signifikante Senkung der Betriebs-, Wartungs- und Instandhaltungskosten sowie der FM-Personalkosten erwarten lassen. Der generierte Lösungsweg wird im Rahmen des Forschungsvorhabens einem ersten Praxistest unterzogen und somit validiert und für eine geplante Markteinführung vorbereitet bzw. ein eventuell nachfolgender F&E Bedarf definiert.
Publikationen
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Magdalena Wolf
Dipl.-Ing. Dr. Magdalena Wolf Bakk.techn.
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Thomas Keller
Dipl.-Ing. Thomas Keller
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Dipl.-Ing. Dr. Jan Kotik
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Projektmitarbeiter*in
01.10.2018 - 30.09.2022
Thomas Märzinger
Dipl.-Ing. Thomas Märzinger
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Projektmitarbeiter*in
01.10.2018 - 19.04.2021
Tobias Pröll
Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Tobias Pröll
tobias.proell@boku.ac.at
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Projektmitarbeiter*in
01.10.2018 - 30.09.2022