TY - JOUR A1 - Becker, Gregor A1 - Klemm, Christian A1 - Vennemann, Peter T1 - Open Source District Heating Modeling Tools—A Comparative Study JF - energies N2 - Heating networks are highly relevant for the achievement of climate protection goals of urban energy systems. This is due to their high renewable energy potential combined with high plant efficiency and utilization rates. For the optimal integration and sector coupling of heating networks in holistic urban energy systems, open source energy system modeling tools are highly recommended. In this contribution, two open source approaches (the "Spreadsheet Energy System Model Generator"-integrated DHNx-Python module (DHNx/SESMG) and Thermos) are theoretically compared, and practically applied to a real-world energy system. Deviations within the results can be explained by incorrectly pre-defined parameters within Thermos and cannot be adjusted by the modeler. The simultaneity is underestimated in the case study by Thermos by more than 20%. This results in undersized heating plant capacities and a 50% higher number of buildings connected to the network. However, Thermos offers a higher end-user usability and over 100 times faster solving. DHNx/SESMG, in contrast, offers the possibility to adjust more model parameters individually and consider multiple energy sectors. This enables a holistic modeling of urban energy systems and the model-based optimization of multi-sectoral synergies. KW - district heating KW - modeling tools KW - energy system modeling KW - urban energy systems KW - oemof Y1 - 2022 U6 - http://dx.doi.org/10.3390/en15218277 SN - 1996-1073 VL - 15 IS - 8277 ER - TY - RPRT A1 - Klemm, Christian A1 - Budde, Janik A1 - Becker, Gregor A1 - Arendt, Rosalie A1 - Bach, Vanessa A1 - Finkbeiner, Matthias A1 - Vennemann, Peter T1 - Leitfaden RessourcenPlan – Teil 2.4: Ressourcenmanagement Energie. Ergebnisse des Projekts R2Q RessourcenPlan im Quartier T3 - Leitfaden RessourcenPlan. Ergebnisse des Projekts R2Q RessourcenPlan im Quartier - 2.4 Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:836-opus-157560 ER - TY - CHAP A1 - Budde, Janik A1 - Klemm, Christian A1 - Tockloth, Jan N. A1 - Becker, Gregor A1 - Vennemann, Peter T1 - Automatisierte Modellierung und Optimierung urbaner Energiesysteme T2 - 6. Regenerative Energietechnik Konferenz in Nordhausen 09. - 10. Februar 2023 N2 - Traditionelle, lineare Energiesysteme werden zunehmend zu vernetzten, regenerativen Energiesystemen transformiert. Mit dem auf dem „Open Energy Modelling Framework” (oemof) basierenden „Spreadsheet Energy System Model Generator” (SESMG) wurde ein Tool entwickelt, welches die Komplexität und Wechselwirkungen moderner Energiesysteme auf urbaner Ebene automatisiert abbildet. Zur Erstellung individueller Energiesystemmodelle sind ausschließlich quartiersspezifische Parameter notwendig, technische und wirtschaftliche Parameter sind standardmäßig hinterlegt. Mit Hilfe von Algorithmen werden Energieversorgungsszenarien identifiziert, welche individuell definierte Zielgrößen (z. B. monetäre Kosten oder Treibhausgasemissionen) minimieren. Durch die implementierten Methoden zur Modellvereinfachungen können auch mit begrenzten Rechenressourcen (insb. Rechenzeit und Arbeitsspeicherbedarf) große Systeme modelliert und optimiert werden. Die Zielszenarien werden als Diagramme und für die Weiterverarbeitung mit Geoinformationssystemen aufbereitet, sodass die Ergebnisse analysiert, plausibilisiert und präsentiert werden können. Y1 - 2023 UR - https://www.hs-nordhausen.de/fileadmin/Dateien/Forschung/2021/Tagungsband_RETCon_2023_Web.pdf SN - 978-3-940820-21-1 SP - 150 EP - 159 ER - TY - THES A1 - Becker, Gregor T1 - Bereitstellung von Open Source Software in der Energiewirtschaft – Ein Leitfaden N2 - Programmierung von Open Source Software in der Energiewirtschaft nimmt seit Beginn der 2000er stetig zu. Dies gilt sowohl für den Bereich der Forschung und Entwicklung, als auch für die Industrie und Wirtschaft. So werden beispielsweise Modelle zur Planung und Optimierung von Energiesystemen umgesetzt. Eine Open Source Veröffentlichung ist in diesem Forschungsfeld besonders wichtig, um die Überprüfbarkeit von Modellannahmen sowie der Vergleichbarkeit verschiedener Modellansätze zu garantieren. Einer Open-Source Veröffentlichung stehen jedoch häufig die Hürden von hohem Fristendruck, fehlender Finanzierung und fehlendem Detailwissen der Publizierenden entgegen. Deshalb bleiben diese Softwareprodukte meist im Entwurfsstadium und sind daher schwierig wieder zu verwenden. Mithilfe des neu erarbeiteten Schritt-für-Schritt Leitfadens zur standardisierten Implementierung einer Open Source Software, wird die Hürde und der zeitliche Aufwand zur Standardisierung von Open Source Repositories weitestgehend reduziert. Hierbei wird für jedem Bestandteil des zu standardisierenden Repositorys eine umfassende Erklärung der üblichen Standards sowie eine Empfehlung für unterstützende Softwarelösungen ausgesprochen. Der Leitfaden orientiert sich an den aus der ISO 12207 resultierenden Phasen des Softwarelebenszyklus und ermöglicht einen Einstieg zu jedem Entwicklungsstand der Software. Seine grafische Aufbereitung in Form eines Prozessablaufplans erleichtert die Einschätzung des individuellen Status der Standardisierung eines vorliegenden Open Source Projektes. Als Treiber der Standardisierung eines Open Source Projektes sind insbesondere die bessere Lesbarkeit, Wartbarkeit und Testbarkeit der standardisierten Open Source Software wichtig. Bei der Anwendung auf das bereits bestehende Open Source Projekt des Spreadsheet Energy System Model Genarators fiel auf, dass ein verspäteter Einstieg in ein systematisches Vorgehen (wie er mit dem Leitfaden dieser Arbeit gegeben wird) zu erheblichen Mehraufwand bei der Standardisierung führen kann. Dennoch konnten im Zuge der Umsetzung des erarbeiteten Leitfadens weitreichende Verbesserungen des Projektes vor dem Hintergrund der Standardisierung erreicht werden (z. B. Versionierung & Wartbarkeit). Insgesamt lässt sich festhalten, dass eine frühestmögliche Standardisierung der Open Source Repositories durchgeführt werden sollte, um spätere Mehrarbeit zu vermeiden und die frühstmögliche Wiederverwendbarkeit für Dritte zu gewährleisten. Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:836-opus-170785 ER - TY - JOUR A1 - Klemm, Christian A1 - Becker, Gregor A1 - Tockloth, Jan N. A1 - Budde, Janik A1 - Vennemann, Peter T1 - The Spreadsheet Energy System Model Generator (SESMG): A tool for the optimization of urban energy systems JF - Journal of Open Source Software N2 - The Spreadsheet Energy System Model Generator (SESMG) is a tool for modeling and optimizing energy systems with a focus on urban systems. The SESMG is easily accessible as it comes with a browser-based graphical user interface, spreadsheets to provide data entry, and detailed documentation on how to use it. Programming skills are not required for the installation or application of the tool. The SESMG includes advanced modeling features such as the application of the multi-energy system (MES) approach, multi-objective optimization, model-based methods for reducing computational requirements, and automated conceptualization and result processing of urban energy systems with high spatial resolution. Due to its accessibility and the applied modeling methods, urban energy systems can be modeled and optimized with comparatively low effort. Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:836-opus-170845 SN - 2475-9066 VL - 8 IS - 89 SP - 5519 ER - TY - GEN A1 - Tockloth, Jan N. A1 - Klemm, Christian A1 - Becker, Gregor A1 - Blankenstein, Benjamin A1 - Vennemann, Peter T1 - Spreadsheet Energy System Model Generator (SESMG) T2 - 16. Steinfurter Bioenergiefachtagung - Tagungsband N2 - Die Transformation der Energiesysteme im Rahmen der Energiewende macht diese durch zusätzliche Komponenten und Wechselwirkungen immer komplexer. Das ökonomische und ökologische Potenzial, dass sich aus der Nutzung der Synergien dieser Komponenten ergeben kann, erfordert eine gemeinsame Betrachtung des gesamten Energiesystems hinsichtlich sämtlicher Energie- und Verbrauchssektoren. Die Energiesystemmodellierung stellt eine geeignete Methode zur Modellierung und Optimierung dieser urbanen Energiesysteme dar. Mit dem „Spreadsheet Energy System Model Generator“ (SESMG) hat die FH Münster ein Open Source Tool entwickelt, das die Betrachtung urbaner Quartiere ermöglicht. Diese können hinsichtlich verschiedener Zielkriterien wie z. B. monetären Kosten und THG-Emissionen optimiert werden. Die tabellenbasierte Eingabe erfordert keine Programmierkenntnisse. Das implementierte Urban District Upscaling Tool erleichtert die effektive Modellierung auch größerer Systeme. Die automatisierte Ergebnisaufbereitung ermöglicht eine schnelle Analyse der Ergebnisse. Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:836-opus-178209 ER - TY - CHAP A1 - Tockloth, Jan N. A1 - Klemm, Christian A1 - Becker, Gregor A1 - Blankenstein, Benjamin A1 - Vennemann, Peter T1 - Der Spreadsheet Energy System Model Generator (SESMG): Ein Tool zur Optimierung urbaner Energiesysteme T2 - 16. Steinfurter Bioenergiefachtagung - Tagungsband N2 - Der Spreadsheet Energy System Model Generator (SESMG) ist ein Werkzeug zur Modellierung und Optimierung von (urbanen) Energiesystemen. Der SESMG hat eine browserbasierte grafische Benutzeroberfläche, eine tabellenbasierte Dateneingabe und eine ausführliche Dokumentation, was einen einfachen Einstieg ermöglicht. Zudem erfordern die Installation und Anwendung keine Programmierkenntnisse. Im SESMG sind verschiedene Modellierungsmethoden implementiert, wie z. B. die Anwendung des Multi-Energie-System-Ansatzes, die multikriteriale Optimierung, modellbasierte Methoden zur Reduktion des Rechenaufwands sowie die automatisierte Erstellung von räumlich hoch aufgelösten Energiesystemmodellen. Somit können urbane Energiesysteme mithilfe des SESMGs mit vergleichsweise geringem Aufwand, aber unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Parametern und Randbedingungen, modelliert und optimiert werden. Y1 - 2024 UR - https://doi.org/10.25974/fhms-17789 SP - 18 EP - 19 ER -