Energiemanagement

Autoren: Benedikt Lipinski, Rick Bürger , Weiran Wang

Einleitung

Im Studiengang Business and Systems Engineering wird in einem Projekt der Veranstaltung Systems Design Engineering der gesamte Energiehaushalt eines Hauses über ein Jahr simuliert. In diesem Artikel wird das Energiemanagement beschrieben, das sich hauptsächlich mit der Steuerung und Umverteilung der elektrischen Energie im Haus beschäftigt.

Energiemanagementsysteme, insbesondere in Verbindung mit einer PV-Anlage und einem Energiespeicher, sind ein großer Gewinn für eine effizientere und letztlich kostengünstigere Nutzung elektrischer Energie auch in privaten Haushalten. Aus diesem Grund überwacht das Energiemanagementsystem (EMT) die von der PV-Anlage zur Verfügung gestellte Solarenergiegewinnung des Hauses, den von der Klimasystem angeforderten Verbrauch und die Verbraucher der HPU. Darüber hinaus steuert der EMT die Lade- und Entladezyklen des Energiespeichers der Solarenergiegewinnung und die Strombelastung der Stromquellen: PV-Anlage, Energiespeicher und Netz.

Anforderungsanalyse

Anforderungsdiagramm für die EMt-Komponente

Anforderungen

Überschrift	Überschrift	Überschrift
1.0	Energie abführen	"Das System muss überschüssige Energie abführen
1.1	Einspeisen	Das System muss überschüssige Energie in das Stromnetz einspeisen
1.2	Intelligent eispeisen	Das System kann Überschüssige Energie zurückhalten um sie zu Monetär lukrativeren Zeitpunkten in das Netz zu geben
2.0	Energie Speichern	Das System muss Energie Speichern
3.0	Energie bereitstellen	Das System muss Verbrauchern Energie bereitstellen
3.1	Aktuelle Verbrauchswerte	Das System bezieht aktuelle Verbrauchswerte (Wünsche) der Verbraucher (Geräte), ein.
4.0	Energie beziehen	Das System muss Energie aus dem Stromnetz beziehen
4.1	Gesicherte Stromzufur	Das System muss bei bedarf Strom aus dem Stromnetz beziehen
4.2	Energiequellen Wahl	Das System kann aufrund von aktuellen Strompreisen entscheiden, ob der benötigte Strom aus der PV-Anlage, dem Speicher oder aus dem externen Stromnetz bezogen werden soll
5.0	Prognosen	Das System kann zu intelligenten Ernergiesteuerung einfache vorhersagen erstellen
5.1	Prognose zu erwartender Ertrag	Das System kann aufgrund von Wetterdaten eine Prognose der zu erwartenden erträge erstellen und auf dieser Basis, die Speicherung und die Abgabe der Energie Planen.
5.1.1	Vorhersage Akkuladung	Das System kann eine vorhersage treffen, welche Energiemenge in den Akku geladen werden soll
5.1.2	Vorhersage Einspeisung	Das System kann vorhersagen welche Energiemenge in das Netz eingespeist werden kann
6.0	Schnittstellen	Das System muss Steuerungsinformationen zur Energieverteilung an die Steuergeräte der PV Anlage , den Energie-Speicher und des Hausanschlusses(Externe Stromnetz) übertragen.
7.0	Nutzerinteraktion	Anforderungen, die an die Interaktion eines Nutzers mit dem System gestellt werden.
7.1	Feedback nach X_Sekunden	Der Nutzer soll nach maximal 400ms Feedback durch das System erhalten
8.0	Dokumentation	Anforderungen, die an edie Dokumentation des Projekts gestellt werden
8.1	Wiki-Seite	Das Projekt muss in einer Wiki- Seite Dokumentiert werden
8.2	Kollaboration	Das Projekt soll auf den Plattformen SVN & Sciebo kollaborativ zur verfügung gestellt werden.
8.3	Der letzte Meilenstein	Der Letzte Meilenstein muss auf einer Wikiseite hochgeladen werden
9.0	Entwicklungs - Anforderungen an das Projekt	Anforderungen, die an die Entwicklung des PRojekts gestellt werden
9.1	Sprache	Das System wird in der Sprache Matlab - Simulink umgesetzt
9.2	IDE	Zur Entwicklung des Systems wird die Umgebung Matlab Benutz
9.3	Softwareverwakltungssoftware	Verbindliche abgaben müssen in SVN erfolgen

Systemspezifikation

Der Funktionale Systenentwurf beschäftigt sich mit der Konzeptionellen Planung der Anwendung und ihrer Funktionalen und nicht funkionalen Anforderungen . Die Systemspezifikation dient als Vorstufe zur im nächsten schritt folgenden System Architektur.

Technischer Systementwurf

Im technischen Systementwurf soll der im Vorhinein erstellte funktionale Systementwurf praktisch umgesetzt werden.

Für die Umsetzung wurden die Ereignisse Energieüberschuss und Energiebedarf, in Bezug auf die Situationen der PV- Anlage und des Speichers hin verknüpft. In der folgenden Abbildung ist das entsprechende Modell in Mathlab/Simulink zu erkennen.

Komponentenspezifikation

In der Komponentenspezifikation wird jede einzelne Komponente genau definiert. Im speziellen bedeutet das, dass die jeweiligen Ein- und Ausgänge definiert werden, sowie genau festgelegt wird, welche Aufgabe die Komponente im speziellen erfüllt. Anschließend wird erläutert, wie die Komponente reliesiert, beziehungsweise programmiert werden soll.

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