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Vergleich von nPro mit energyPRO

Die nachfolgende Validierung zum Vergleich der beiden Simulationstools energyPRO und nPro wurde vom Ingenieurbüro sinnogy GmbH anhand eines realen Anwendungsfalls durchgeführt. Wir danken sinnogy für die Bereitstellung der Ergebnisse.

Methodik des Tool-Vergleichs

Die beiden Software-Tools unterscheiden sich in der Modellierung des Betriebsverhaltens:

  • In energyPRO kann das reale Betriebsverhalten der Erzeugungsanlagen in Detail modelliert werden (Mindestleistung, Anfahr- und Abfahrrampen, Mindestbetriebsdauer).
  • In nPro wird das Betriebsverhalten hingegen vereinfacht als ideal modulierender Erzeuger abgebildet.

Um den Einfluss der unterschiedlichen Modellierung auf das Ergebnis der erzeugten Wärmemengen zu ermitteln, wurde in energyPRO und nPro das identische Energiesystem mit gleichen Technologie-Parametern abgebildet. Hierfür wird eine Heizzentrale für ein Wärmenetz simuliert, welche ein Blockheizkraftwerk (BHKW), ein Erdgaskessel, ein Biomassekessel und eine Luft-Wasser-Wärmepumpe umfasst. Auch die Rahmenbedingungen wie Energiebezugskosten sind identisch. Die Anlagenkonfiguration umfasst folgende Komponenten:

  • Biomassekessel mit 500 kWth
  • Blockheizkraftwerk (BHKW) mit 236 kWth
  • Luft/Wasser-Wärmepumpe mit 453 kWth
  • Spitzenlastgaskessel mit 1.852 kWth
Aufbau des Energiesystems
Abbildung 1: Aufbau des simulierten Energiesystems
Tabelle 1: Mindestleistung, Anfahr- und Abfahrrampen, Mindestbetriebsdauer der Erzeuger in energyPRO
BiomassekesselBHKWWärmepumpeGaskessel
Nennleistung500 kW236 kW300 kW1.800 kW
Mindestleistung300 kW236 kW50 kW600 kW
Anfahrrampeberücksichtigtberücksichtigtberücksichtigtberücksichtigt
Abfahrrampeberücksichtigtberücksichtigtberücksichtigtberücksichtigt
Mindestbetriebsdauer72 h2 h0,5 h0,1 h
Tabelle 2: Mindestleistung, Anfahr- und Abfahrrampen, Mindestbetriebsdauer, Maximalbetriebsdauer der Erzeuger in nPro
BiomassekesselBHKWWärmepumpeGaskessel
Nennleistung500 kW236 kW300 kW1.800 kW
Mindestleistungxxxx
Anfahrrampexxxx
Abfahrrampexxxx
Mindestbetriebsdauerxxxx

Ergebnis des Vergleichs

Der Vergleich der Wärmeerzeugungsmenge pro Wärmeerzeugungsanlage, des Anteils an der Gesamtwärmeerzeugung und der Abweichung der Ergebnisse von nPro im Vergleich zu energyPRO ist in Tabelle 3 dargestellt. Das Ergebnis zeigt bei allen Erzeugern eine Abweichung von unter einem Prozent. Dies zeigt, dass die vereinfachte Modellierung des Betriebsverhaltens in nPro im Vergleich zu energyPRO zu einem sehr ähnlichen Ergebnis führt. Zu einem ähnlichen Ergebnis kommt die wissenschaftliche Studie von Wirtz et al. (2021), welche den Einfluss der Abbildung eines detaillierten Betriebsverhaltens auf das Auslegungsergebnis für gemischt-ganzzahlige Optimierungsmodelle untersucht hat.

Tabelle 3: Wärmeerzeugungsmenge pro Wärmeerzeugungsanlage, Anteil an der Gesamtwärmeerzeugung und Abweichung der Ergebnisse von nPro im Vergleich zu energyPRO
WärmeerzeugungsanlageenergyPROenergyPROnPronProAbweichung
Biomassekessel4.031 MWh55,6 %4.036 MWh55,6 %-0,07 %
Wärmepumpe1.520 MWh21,0 %1.505 MWh20,7 %0,21 %
BHKW891 MWh12,3 %942 MWh13,0 %-0,70 %
Gaskessel813 MWh11,2 %774 MWh10,7 %0,54 %
Summe7.255 MWh100,0 %7.257 MWh100,0 %-0,03 %