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
| Biomassekessel | BHKW | Wärmepumpe | Gaskessel | |
|---|---|---|---|---|
| Nennleistung | 500 kW | 236 kW | 300 kW | 1.800 kW |
| Mindestleistung | 300 kW | 236 kW | 50 kW | 600 kW |
| Anfahrrampe | berücksichtigt | berücksichtigt | berücksichtigt | berücksichtigt |
| Abfahrrampe | berücksichtigt | berücksichtigt | berücksichtigt | berücksichtigt |
| Mindestbetriebsdauer | 72 h | 2 h | 0,5 h | 0,1 h |
| Biomassekessel | BHKW | Wärmepumpe | Gaskessel | |
|---|---|---|---|---|
| Nennleistung | 500 kW | 236 kW | 300 kW | 1.800 kW |
| Mindestleistung | x | x | x | x |
| Anfahrrampe | x | x | x | x |
| Abfahrrampe | x | x | x | x |
| Mindestbetriebsdauer | x | x | x | x |
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.
| energyPRO | nPro | Abweichung | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Wärmeerzeugung | Anteil | Wärmeerzeugung | Anteil | ||
| Biomassekessel | 4.031 MWh | 55,6 % | 4.036 MWh | 55,6 % | -0,07 % |
| Wärmepumpe | 1.520 MWh | 21,0 % | 1.505 MWh | 20,7 % | 0,21 % |
| BHKW | 891 MWh | 12,3 % | 942 MWh | 13,0 % | -0,70 % |
| Gaskessel | 813 MWh | 11,2 % | 774 MWh | 10,7 % | 0,54 % |
| Summe | 7.255 MWh | 100,0 % | 7.257 MWh | 100,0 % | -0,03 % |
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