Funktionsumfang des nPro-Tools

Grundlegende Vorteile

nPro ist ein modulares, flexibles Software-Tool, welche die klassische, manuelle Planung von Quartieren vereinfacht und beschleunigt. Es wurde speziell für die frühe Planungsphase entwickelt, in der nur wenige Informationen zu einem Quartier und Energiesystem vorliegen. Die grundlegenden Vorteile des Tools sind:

• Benutzerfreundliche und intuitive Oberfläche
• Excel-Exportfunktionen für alle Berechnungsergebnisse
• Zeitreihen-Export als Excel-File, csv, txt oder modelica-Format
• nPro ist modular: nPro ist kein großes monolithisches Tool, das heißt, es kann so flexibel verwendet werden, wie es die Planung komplexer Energiesysteme erfordert: Alle Zwischenergebnisse können für eigene Berechnungen exportiert werden und es werden nur Eingabewerte abgefragt, die tatsächlich für die Berechnung erforderlich sind.
• Benutzerfreundlicher Import von Zeitreihen: Zeitreihen können bequem per Kopieren & Einfügen aus Excel eingeladen werden. Außerdem können eigene Zeitreihen mit wenigen Klicks manuell erstellt werden.
• Projekte anderen Benutzern freigeben: In Quartiersprojekten kursieren häufig übergroße Excel-Dateien mit unterschiedlichen Planungsständen unter den Projektpartnern. Das geht auch einfacher: Teilen Sie den aktuellen Projektstand einfach und bequem mit anderen Projektpartnern in nPro und arbeiten Sie gemeinsam am aktuellsten Planungsstand.
• Multi-modale Systeme benötigen dynamische Profile: Die häufig immer noch verwendeten statischen Auslegungsmethoden greifen für Systeme mit erneuerbaren Energien zu kurz. Für die Berechnung von Eigenstromnutzung von erneuerbaren Energien sind beispielsweise Zeitreihen von stündlicher Auflösung für ein ganzes Jahr erforderlich. Aus diesem Grund basieren alle Berechnungsschritte in nPro auf einer stündlichen Auflösung mit 8760 Zeitschritten.

Bedarfsprofilerstellung: Schnell und einfach

nPro nutzt eine umfangreiche Datenbank mit Tagesprofilen und energetischen Kennwerten, welche es ermöglicht, Energiebedarfsprofile mit stündlicher Auflösung mit wenigen Klicks zu erstellen. Auf diese Weise können zueinander passende Bedarfsprofile für Raumwärme, Trinkwarmwasser, Raumklimatisierung, Prozesskälte, Nutzerstrom sowie Elektromobilität erzeugt werden.

• Innovativer Ansatz zur Berechnung von Jahresprofilen unter Berücksichtigung von Gleichzeitigkeiten
• Alle Bedarfsprofile weisen eine stündliche Auflösung auf.
• Schnelle Erstellung von zueinander passenden, konsistenten Bedarfsprofilen: Die Nutzung inkonsistenter Zeitreihen innerhalb eines Projekts mit unterschiedlichen Zeitauflösungen oder unterschiedlichen Auslegungs- und Wetterjahren gehört so der Vergangenheit an.
• nPro übernimmt die mühsame Recherche von Bedarfskennwerten: Für nPro wurden Bedarfsdaten aus hunderten Studien zusammengetragen und zur direkten Nutzung im Tool hinterlegt.
• nPro umfasst derzeit 18 Gebäudetypen und eine Vielzahl von Unterarten - von Wohngebäuden, über Schulen und Supermärkten bis hin zu Einkaufszentren.
• Erstellung maßgeschneiderte Bedarfsprofile für Bestandsgebäude - wenn reale Messdaten wie Heizlast und Jahresbedarf bekannt sind.
• Erstellung von Bedarfsprofilen für Elektromobilität
• Berücksichtigung von Feiertagen, Schulferien und der Zeitumstellung
• Methoden zur Bedarfsprofilerstellung wurden anhand realer Messdaten von Gebäuden in mehreren deutschen Städten validiert.

Wärme- und Kältenetze

• Berücksichtigung von Gleichzeitigkeitsfaktoren durch ein eigens entwickeltes Berechnungsverfahren
• Abschätzung von Wärmeverlusten und Pumpleistungen ohne Kenntnis der Wärmenetztopologie

Kalte Nahwärme (Anergienetze)

nPro wurde speziell für die Planung von kalten Nahwärmenetzen entwickelt und berücksichtigt alle wichtigen thermo-hydraulischen Effekte bei der Auslegungsrechnung. Die zentralen Vorteile sind:

• Entscheidungshilfe zur Wahl eines gedämmten oder ungedämmten Netzes
• Berechnung von Wärmeeinträgen ins kalte Wärmenetz
• Optimierung der Verlegetiefe
• Analyse des Einflusses des Netztemperaturprofils auf die Gesamtperformance der Quartierslösung
• Berechnung des Ausgleichspotentials von Wärme- und Kältebedarfen innerhalb eines Quartiers
• Optimierung saisonaler Netztemperaturverläufe hinsichtlich Wärmeverlusten und -einträgen sowie Wärmepumpen-COPs
• Auslegung spezieller Wärmespeicher für kalte Nahwärmenetze zur Speicherung von Wärme und Kälte

Rohrnetzdimensionierung

nPro ermöglicht es bereits zu einer frühen Projektphase, Rohrdurchmesser von Wärmenetzen und kalten Nahwärmenetzen abzuschätzen.

• Halb-automatisierte Rohrnetzdimensionierung für Wärme- und Kältenetze
• Rohrnetzdimensionierung für kalte Nahwärmenetze unter Berücksichtigung des Ausgleichs von Wärme- und Kältebedarfen
• Optimierte Rohrnetzdimensionierung

Optimierte Anlagendimensionierung

Herzstück von nPro ist eine leistungsstarke Optimierungsengine zur Auslegung von Energiesystemen, welche auf neuesten Berechnungsverfahren aus dem Bereich der mathematischen Optimierung basiert.

• nPro bestimmt, welche Energiesystemkonfiguration am wirtschaftlichsten ist und ermittelt die optimale Anlagengröße aller Komponenten.
• Rechenzeiten von wenige Sekunden ermöglichen zahlreiche Iterationen und Sensitivitätsanalysen.
• Auslegungsrechnungen von nPro nutzen eine stündliche Zeitauflösung, welche volatilen erneuerbaren Energien Rechnung trägt.
• Es können Bedarfsprofile für Strom, Kälte, Wasserstoff sowie Nieder- und Hochtemperaturwärme vorgegeben werden.
• Automatisierte Sensitivitätsanalyse in Bezug auf optimale Anlagenkapazitäten für verschiedene CO₂-Preise

Wärmepumpen

In nPro können 5 verschiedene Wärmepumpentypen berücksichtigt und simuliert werden. Dazu gehören:

• Luftwärmepumpen (Großwärmepumpen)
• Erdwärmepumpen (Großwärmepumpen)
• Kältemaschinen mit Wärmerückgewinnung, welche Wärme und Kälte gleichzeitig bereitstellen
• Kompressionskältemaschinen
• Booster-Wärmepumpen für Abwärme- und Umweltwärmequellen

Von zentraler Bedeutung bei der Simulation von Wärmepumpen sind die Leistungszahlen (engl. Coefficient of performance, COP). Zentrale Features in nPro sind hierbei:

• Berücksichtigung von COP-Profilen mit stündlicher Auflösung
• Reale COP-Daten sind für eine Reihe von Wärmepumpen-Modellen im Tool hinterlegt.

Wasserstoff

Bei der Auslegung und Simulation von Energiezentralen können Wasserstoff-Technologien berücksichtigt werden.

• Dimensionierung von saisonalen Wasserstoff-Speichern
• Wärmerückgewinnung aus Elektrolyseuren und Brennstoffzellen
• Wasserstoff-Einspeisung ins Erdgasnetz
• Vorgabe von Wasserstoff-Bedarfen, die vom System gedeckt werden müssen

Technologie-Übersicht

In Abbildung 4 sind alle verfügbaren Technologien und Energieströme dargestellt.

• Geothermie (Sonden und Kollektoren)
• Saisonale Speicher für Wärme und Wasserstoff
• Erneuerbare Energien: Windkraft, Photovoltaik, Solarthermie und Wasserkraft
• Batterie-Systeme und Kältespeicher
• Abwärme- und Umweltwärmequellen
• Power-to-Heat-Technologien: Elektro-Kessel und Wärmepumpen
• Absorptionskältemaschinen
• Klassische Wärmeerzeuger: Kessel und BHKWs mit Erdgas-, Biomasse- oder Biogasfeuerung
• Fernwärmebezug und -einspeisung

Validierte Berechnungsverfahren

Alle Funktionalitäten des nPro-Tools beruhen auf bewährten Berechnungsverfahren. Einige Funktionen wurden mit Daten echter Quartiere und Anlagen validiert, z. B. die Profileerstellung von Energiebedarfen, Photovoltaik-Modulen oder solarthermischen Kollektoren.

Dokumentation und Support

Dokumentation zum nPro-Tool findet sich in unserer Hilfe, welche wir kontinuierlich erweitern und verbessern. Außerdem stellen wir Video-Tutorials zur Verfügung, um die ersten Schritte in nPro zu erleichtern und den Funktionsumfang des Tools anhand beispielhafter Anwendungsfälle zu erläutern. Wenn Fragen zum nPro-Tool auftreten sollten, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Wir freuen uns über Ihre Anfrage!

Sicherheit und Datenschutz

• Datensicherheit: Alle Benutzer- und Projektdaten werden verschlüsselt übertragen und auf Servern in Deutschland gespeichert und verarbeitet.
• Wir verzichten auf externe Dienstleister wo immer möglich: Alle Berechnungen erfolgen auf von uns gemieteten Servern in Deutschland und wir verwenden keine externen Berechnungsdienste.
• Datenschutz hat für uns höchste Priorität. Wir halten uns daher streng an nationale und europäische Bestimmungen zum Datenschutz.
• Weitere Informationen können unseren Datenschutz-Hinweisen entnommen werden.

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