- Inhalt. Vorstellung der GFaI e.v. und der gfai tech GmbH. Forschungspartner. Berechnung praktischer Anwendungsbeispiele durch TOP-Energy

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1 stellt vor:

2 - Inhalt Vorstellung der GFaI e.v. und der gfai tech GmbH Forschungspartner Berechnung praktischer Anwendungsbeispiele durch TOP-Energy TOP-Energy als spezialisierte Kundensoftware Das TOP-Energy Dienstleistungsportfolio Darstellung von TOP-Energy und den einzelnen Modulen

3 - Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.v. Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.v. (AiF) und des Verbandes Innovativer Unternehmen e.v. (VIU) Gegründet: 1990 Betätigungsfelder: Kompetenzfelder: Drittmittelfinanzierte Projekte, Forschungsaufträge und Forschungsdienstleistungen Bildverarbeitung 3D Datenverarbeitung Computergestützte Gebäudeverwaltung (CAFM) Dokumenten-Management Hardware- und Interferenzsysteme Adaptive Modellierung / Mustererkennung Signalverarbeitung (Akustische Kamera) Graphische Ingenieursysteme (TOP-Energy )

4 - Going for advanced innovation technology! Die gfai tech GmbH ist eine 100-prozentige Tochtergesellschaft der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.v. (GFaI e.v.) Gegründet: 2006 Betätigungsfelder: Produkte: Produktion und weltweite Vermarktung von Forschungsund Entwicklungsergebnissen der GFaI e.v. Akustische Kamera - Signalverarbeitung Final Surface - 3D Anwendungen TOP-Energy - Werkzeug zur Analyse und Optimierung industrieller Energiesysteme.

5 - Werkzeug zur Analyse und Optimierung von Energiesystemen Modular aufgebaute Software für Energieberater, Contractoren, Anlagenbauer und -planer: TOP-Energy : Features: Ermittlung energierelevanter Kosten, sowie energetischer und ökologischer Kennzahlen Daten erfassen und auswerten Berichte generieren Energieversorgungssysteme visualisieren, simulieren und vergleichen Wirtschaftlichkeitsberechnungen durchführen Energieberatung: durchgängige Unterstützung des Geschäftsprozesses Werkzeug zur Entwicklung und Bewertung von Maßnahmen zur Reduzierung der Energiekosten und des Ressourcenverbrauchs

6 - Forschungspartner Forschungspartner Carpus&Partner AE Algorithm Engineering an der TU Dortmund LTT Lehrstuhl für Technische Thermodynamik an der RWTH Aachen BFT Planung perpendo GFaI Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.v.

7 - Herausforderungen rationeller Energienutzung

8 - Übersicht: Anwendungsbeispiele Softwaretool zur Auslegung von Absorptionskältemaschinen Modellierung eines Kältenetzes Simulation der Abwärmenutzung elektrischer Anlagen Bewertung der Kälteerzeugung in der Windelproduktion Einsatz in der Energieberatung Simulation des Frischmilchherstellungsprozesses Wirtschaftlichkeitsberechnung der Chlor-Alkali- Elektrolyse mittels Sauerstoffverzehrkathoden Angepasstes Erstanalysemodul / Analyse des Energieversorgungs-systems eines Krankenhauses Optimierung des Einsatzes einer Kühlwasseranlage

9 - Beispielhafte Modellierung einer Heizungsanlage

10 - Berechnung praktischer Anwendungsbeispiele durch TOP-Energy Einsatz in der Energieberatung Aufgabe Überprüfung und Optimierung des Einsatzes von Kältemaschinen eines Automobilzulieferers Lösungsweg Eine neue TOP-Energy Komponente Kältemaschine wurde angelegt Entwicklung, Simulation und Bewertung verschiedener Varianten Ergebnis Die Anschaffung neuer Kältemaschinen war nicht sinnvoll: Absenken der Vorlauftemperatur im Kaltwassersystem (-17%) Änderungen an der Hydraulik (-6%) Änderung der Betriebsweise (-12%) Gesamtenergieeinsparung von mehr als 30%

11 - Berechnung praktischer Anwendungsbeispiele durch TOP-Energy Molkerei Aufgabe Untersuchung des Produktionsprozesses von Milchprodukten auf Einsparpotenziale Lösungsweg Modellierung und Analyse des Produktionsprozesses unter verschiedenen Gesichtspunkten: Massenstrom, Energie, Kosten, Emissionen Ergebnis Die Mikrofiltration benötigte einen Großteil der elektrischen Energie Der Pasteurisierungsprozess wies eine gute Wärmerückgewinnung auf Die Standardisierung war mit hohen Energie- und Exergieverlusten behaftet Visualisierung erfolgte in kombinierten Energie- und Verfahrensflussbildern

12 - Berechnung praktischer Anwendungsbeispiele durch TOP-Energy Krankenhaus Aufgabe Wirtschaftlichkeitsbetrachtung verschiedener Energieversorgungssystem-Varianten nach Defekt eines BHKW Lösungsweg Modellierung des IST-Falls und Erstellung verschiedener Systemvarianten (Reparatur BHKW, Neuanschaffung BHKW, Einsatz von Speichern) Ergebnis Die Neuanschaffung eines BHKW ergab die wirtschaftlichste Variante Die Amortisationszeit betrug 2 Jahre Wesentlicher Faktor dabei war die KWK-Förderung Der Einsatz von Speichern erwies sich als nicht wirtschaftlich

13 - Berechnung praktischer Anwendungsbeispiele durch TOP-Energy Optimierung des Einsatzes einer Kühlwasseranlage Aufgabe Die Kühlwasseranlage in einem kunststoffverarbeitenden Unternehmen sollte analysiert und optimiert werden. Lösungsweg Es wurden drei unterschiedliche Einsparmöglichkeiten simuliert und sowohl das jeweilige als auch das gesamte Energieeinsparpotenzial berechnet. Ergebnis Die Kosten für die optimierte Kälteerzeugung können berechnet und den Kosten im Ist-Zustand gegenübergestellt werden. Gesamtenergieeinsparung für die Kälteerzeugung bis zu 70% 500T /a 400T /a 300T /a 200T /a 100T /a T /a Kosten ohne Optimierung Kosten mit Optimierung

14 - TOP-Energy als spezialisierte Kundensoftware Hersteller von Adsorptionskälteanlagen Die Wirtschaftlichkeit der Anlagen war schwer nachweisbar Hohe Komplexität der Simulationen Lösung: Implementierung der angepassten TOP-Energy Distribution Hersteller von Elektrolysemembranen und Großproduzent von Chlor als Grundchemikalie Entwickelt wurde ein neues Verfahren zur Chlor-Alkali-Elektrolyse Dieser Prozess zur Herstellung von Chlor wurde ökologisch und ökonomisch bewertet Der Grad, in dem Wasserstoff chemisch genutzt wird ist ausschlaggebend für die Wirtschaftlichkeit Es wurde festgestellt, die Wirtschaftlichkeit der Chlorproduktion ist stark abhängig von äußeren Randbedingungen Lösung: Ein Referenzszenario erkannte CO 2 -Einsparungspotenziale von 25%

15 - Das TOP-Energy Dienstleistungsportfolio Basisleistung Modellierungsdienstleistung Simulationsdienstleistung Spezialkomponentenentwicklung / Individualisierte Kundensoftware Variantenerzeugung und bewertung von Energiesystemen Zusatzleistung Unterstützung neuer und komplexer Aufträge Unterstützung bei der Erschließung neuer Industriezweige

16 - Prozesskette der Module

17 - Modul entry: Erstanalyse Erste energieorientierte Analyse eines Industriebetriebes: Ermöglicht standardisierte Datenerfassung, Datenauswertung und Potenzialabschätzung Prüft die eingegebenen Daten auf Plausibilität Berechnet betriebliche Energiekennzahlen und stellt sie typischen Branchenwerten gegenüber Zeigt potentielle Schwachstellen auf Zeigt ob sich eine detaillierte betriebliche Energieanalyse lohnt Erzeugt einen Energiekurzbericht inkl. automatischer Bildung von Diagrammen und Kennzahlen Unterstützt die Darstellung der qualitativen Energieverteilung und dokumentiert den Untersuchungsbedarf

18 - Modul entry: Fragenbogenbasierte Erstanalyse

19 - Modul entry: Berichtsausgabe

20 - Modul entry: Berichtsausgabe

21 - Modul esim: Systemsimulation Der Simulator esim das wichtigste Modul: Im Flussschemaeditor Scheme können entworfene Energieversorgungssysteme, unter Vorgabe der zeitlichen Lastverläufe und weiterer Randbedingungen, simuliert werden Bei der Berechnung werden die durch das Energieversorgungssystem anfallenden Kosten sowie energetische und ökologische Kenngrößen bestimmt Berechnung von Energiebedarf, Energiekosten, Investitionskosten, CO 2 -Emissionen und Primärenergieeinsatz Visualisierung erweiterter Energie- und Verfahrensflussbilder

22 - Modul esim: Simulation von Energieversorgungssystemen

23 - Scheme: Flussschemaeditor Graphische Beschreibung der Struktur von Energieversorgungssystemen - nur im Zusammenspiel mit esim möglich: Erstellung und Veränderung von netzartigen Strukturen Auswertung der eingegeben Strukturen durch das Simulationsmodul Dokumentation bestehender Strukturen

24 - Modul eta: Zeitreiheneditor Visualisieren und Editieren von Zeitreihen: Zeitreihenmanipulation und Zeitreihenanalyse Effiziente Zeitreihenverarbeitung von Messdaten Import, Aufbereitung und Analyse von Messdaten

25 - Modul eta: Zeitreiheneditor

26 - Modul evariant: Variantenbewertung Zusammenfassung der Ergebnisse von Simulationen als Voraussetzung für Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen mit dem Modul evaluate Variantenbewertung mit evariant: Zusammenstellung der bewertungsrelevanten Größen Übersichtliche Darstellung und illustrierte Ergebnisse Bildung von Kennzahlen und Diagrammen Die Auswertung basiert auf einem festen Bilanzgrenzenmodell In der folgenden Grafik werden dessen Grenzen dargestellt

27 Bilanzgrenzenmodell: - Modul evariant: Auswertung verschiedener Varianten

28 - Bilanzgrenzenmodell: Beispielhafte Anwendung IST-Fall: Fernwärmeversorgung einer Heizungsanlage Energiemarkt Endenergie Energiewandlung Zielenergie

29 - Bilanzgrenzenmodell: Beispielhafte Anwendung Variante 1: Modellierung einer Heizungsanlage (HWK & Pellet) Energiemarkt Endenergie Energiewandlung Zielenergie

30 - Bilanzgrenzenmodell: Beispielhafte Anwendung Variante 2: Modellierung einer Heizungsanlage (BHKW, HWK & Gas) Energiemarkt Endenergie Energiewandlung Zielenergie

31 - Bilanzgrenzenmodell: Ergebnisse der beispielhaften Anwendung Betriebskosten in pro Jahr: CO 2 - Emissionen in Tonnen pro Jahr:

32 - Modul evaluate: Wirtschaftlichkeitsrechnung Vergleichende Bewertung der betrachteten Varianten anhand ökonomischer und ökologischer Kennzahlen: Ökonomische Kennzahlen Kapitalwert Endwert Amortisationszeit Ökologischen Kennzahlen CO 2 -Emissionen Primärenergiebedarf Das Ökonomiemodul evaluate bestimmt Kennzahlen der dynamischen und statischen Wirtschaftlichkeitsrechnung Grafiken der Ergebnisse können in Textverarbeitungsprogramme exportiert werden

33 - Modul evaluate: Vergleichende Wirtschaftlichkeitsanalyse

34 - Modul evaluate: Vergleichende Wirtschaftlichkeitsanalyse

35 gfai tech GmbH / GFaI e.v. - Volmerstraße Berlin-Adlershof Produktmanagement Tel: Fax: Leiter Energietechnik Dr.-Ing. Stefan Kirschbaum Tel: Fax: info@top-energy.de kirschbaum@gfai.de