Algorithmisch gestützte Planung dezentraler Fluidsysteme

Müller, Tim Moritz (2022)
Algorithmisch gestützte Planung dezentraler Fluidsysteme.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Bibliographie

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Kurzbeschreibung (Abstract)

Fluidsysteme, wie Kühlkreisläufe oder die Wasserversorgung, sind essenziell für Industrie und Gesellschaft. Aufgrund ihres hohen Energieverbrauchs, ca. 1/3 des weltweiten Strombedarfs, sind jedoch Maßnahmen zur Reduktion der benötigten Eingangsleistung notwendig. Anhand der in dieser Arbeit betrachteten Pumpensysteme zeigen sich zwei Wege, dies zu realisieren: Zum einen kann die benötigte hydraulische Leistung durch dezentrale, verteilte Pumpen gesenkt werden. Zum anderen kann der Systemwirkungsgrad erhöht werden, wofür die Komponenten bestmöglich aufeinander abgestimmt werden müssen. Aus der sich hieraus ergebenden Komplexität folgen bei konventioneller Planung häufig subjektive, intransparente und vor allem suboptimale Entscheidungen.

In der Arbeit wird sowohl das Potenzial für Kosten- und Energieeinsparungen durch Dezentralisierung, also auch die algorithmisch gestützte Planung zu Beherrschung der Komplexität behandelt. Dazu wird das Planungsproblem als gemischt-ganzzahliges, nichtlineares Optimierungsproblem formuliert und mittels problemspezifischer, algorithmisch gestützter Methoden gelöst. Als Anwendungsfälle werden Druckerhöhungsanlagen für die Wasserversorgung in Gebäuden sowie ein industrieller Kühlkreislauf betrachtet. Die Ergebnisse werden aus techno-ökonomischer Sicht diskutiert und experimentell validiert.

In den Anwendungen können hohe Energie- und Kosteneinsparungen durch Dezentralisierung aufgezeigt werden. Aufgrund der erhöhten Komplexität ist hierzu jedoch eine algorithmisch gestützte Planung notwendig. Es wird zudem gezeigt, dass der Entscheidungsfindungsprozess transparenter gestaltet werden kann, indem Zielkonflikte mittels Pareto-Fronten klar dargelegt werden und energetische Schranken zum Aufzeigen des Potenzials genutzt werden.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2022

Autor(en):

Müller, Tim Moritz

Art des Eintrags:

Bibliographie

Titel:

Algorithmisch gestützte Planung dezentraler Fluidsysteme

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Pelz, Prof. Dr. Peter F. ; Lorenz, Prof. Dr. Ulf

Publikationsjahr:

2022

Ort:

Darmstadt

Kollation:

XXIII, 155 Seiten

Datum der mündlichen Prüfung:

21 Juni 2022

Zugehörige Links:

TUprints Zweitveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

Fluid systems, such as cooling circuits or water supply, are essential for industry and society. However, due to their high energy consumption, approx. 1/3 of the worldwide electricity demand, measures to reduce the required input power are necessary. Based on the pump systems considered in this paper, there are two ways to realise this: On the one hand, the required hydraulic power can be reduced by decentralised, distributed pumps. On the other hand, the system efficiency can be increased, for which the components must be optimally matched to each other. The resulting complexity in conventional planning often leads to subjective, non-transparent and, above all, suboptimal decisions.

Englisch

Freie Schlagworte:

emergenCITY_CPS

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

16 Fachbereich Maschinenbau
16 Fachbereich Maschinenbau > Institut für Fluidsystemtechnik (FST) (seit 01.10.2006)
LOEWE
LOEWE > LOEWE-Zentren
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Hinterlegungsdatum:

31 Aug 2022 10:28

Letzte Änderung:

22 Nov 2023 10:07

PPN:

498741419

Referenten: