Energieflussregelung in Wohngebäuden

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Die Energietechnik in Wohngebäuden entwickelt sich von monovalenten, verbrennungsbasierten Systemen hin zu multivalenten Systemen mit Technologien wie Solarkollektoren, Pelletkesseln, Wärmepumpen und KWK. Diese multivalente Wärmeerzeugung und zusätzliche Energiespeicher erhöhen die Flexibilität in der Wahl der Energiewandler und des Zeitpunkts der Energiewandlung. Neue Regelungsfunktionen sind erforderlich, um Energieerzeuger zu priorisieren, den Eigenverbrauch zu optimieren und die Speicher- und Einspeisesteuerung zu verbessern. Ziel ist die Entwicklung und Bewertung neuer Ansätze zur optimalen Regelung der Energieflüsse in multivalenten Hausenergiesystemen, basierend auf Energiekosten und Betriebsemissionen. Die Regelung wird als Multiagentensystem (MAS) und mittels nichtlinearer modellprädiktiver Regelung (MPC) implementiert. Simulationen zeigen, dass der MPC-Regler durch globale Optimierung geringere Energiekosten und Emissionen erzielt. Der MAS-Ansatz ist besonders effektiv in Systemen mit vielen Komponenten. Eine signifikante Kosten- und Emissionsreduktion ist jedoch begrenzt, insbesondere bei Wärmeerzeugungssystemen. Die Anpassung an Nutzerprioritäten und Veränderungen der Energiepreise wird ebenfalls behandelt. Die Heizlastvorhersage erfolgt über einen modellprädiktiven Algorithmus, unterstützt durch ein Online-Identifikationsverfahren zur Parametrierung des Gebäudemodells. Die Robustheit dieses Verfahrens wird in Simu