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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.
Lokale Energiemärkte können zukünftig eine der zentralen Maßnahmen der Energiewende sein, sind bisher jedoch kaum verbreitet. Durch die Einbindung einer Vielzahl von Letztverbrauchern in den Energiehandel, sind lokale Energiemärkte in der Lage, die Akzeptanz der Bevölkerung gegenüber der Energiewende zu steigern und somit die Transformation der Energiesysteme zu beschleunigen. Dieses Buch definiert erstmals die verschiedenen Arten lokaler Energiemärkte, grenzt andere Marktkonzepte ab und unterscheidet dabei zwischen verschiedenen Energieformen. Bestehende Konzepte für Peer-to-Peer Märkte, Community Self Consumption Märkte und lokale Systemdienstleistungsmärkte werden analysiert und darauf aufbauend Gestaltungsmöglichkeiten zukünftiger Marktkonzepte identifiziert. Mithilfe des entwickelten Energiemarkt Reengineering Frameworks können lokale Energiemärkte nach einem Baukastenprinzip konzeptioniert werden. In einem nachgelagerten Schritt können die Konzepte auf verbleibende technischeund rechtliche Hürden untersucht werden. Jan N. Tockloth stellt ein umfangreiches Werk zur Verfügung, das einen niederschwelligen Einstieg in lokale Energiemärkte ermöglicht und diese im energiewirtschaftlichen Kontext einordnet. Die detaillierten Inhalte und entwickelten Methoden bieten gleichzeitig einen praktischen Nutzen für Leserinnen und Leser aus den Bereichen Forschung, Energiewirtschaft und Politik.
Das Spektrum technischer Filter zur Niederschlagswasserbehandlung reicht von kompakten Anlagen im dezentralen Maßstab bis zu zentralen Anlagen mit mehreren Hektar angeschlossener Fläche. Die hier vorgestellten zentralen Systeme werden im Aufstromverfahren durchflossen. Der Zufluss wird dabei durch Sedimentation oder eine Sedimentation-Lamellen-Kombination vorbehandelt. Das Spektrum der eingesetzten Filtersubstrate ermöglicht den Rückhalt feiner Partikel (AFS63) bis hin zu gelösten Stoffen. Die Rückhaltewirkung von technischen Filtern kann sehr hoch sein, allerdings muss der Kompromiss zwischen Wirkung und Wartung gefunden werden. Die Überwachung der Systeme ist durch Bilanzierung der Füllstände vergleichsweise einfach. Erste Ansätze für eine Bemessung der Systeme werden vorgestellt.
A novel approach for ventilation systems is a periodically varying supply air flow rate, the so-called unsteady mode of operation. So far, useful effects of this unsteady operating mode have been observed, but the effect mechanisms are still unknown. In this manuscript, simulations using the recently proposed k-ω-ζ - f model implemented in a sensitized RANS computational framework for a cuboid room with swirl diffusers are compared and validated with PIV measurements.
Baumrigolen und (Stadt-)Bäume zeichnen sich durch eine multifunktionale Wirkung aus. Bäume prägen das Stadtbild, spenden Schatten und kühlen durch Verdunstung. Der Rigolenkörper speichert Wasser, dass unmittelbar in den Untergrund eingetragen und teilweise auch zur Baumbewässerung verfügbar ist. Darüber hinaus kann die Rigole einen Beitrag zur Überflutungsvorsorge leisten.
Local and regional energy systems are becoming increasingly entangled. Therefore, models for optimizing these energy systems are becoming more and more complex and the required computing resources (run-time and random access memory usage) are increasing rapidly. The computational requirements can basically be reduced solver-based (mathematical optimization of the solving process) or model-based (simplification of the real-world problem in the model). This paper deals with identifying how the required computational requirements for solving optimization models of multi-energy systems with high spatial resolution change with increasing model complexity and which model-based approaches enable to reduce the requirements with the lowest possible model deviations. A total of 12 temporal model reductions (reduction of the number of modeled time steps), nine techno-spatial model reductions (reduction of possible solutions), and five combined reduction schemes were theoretically analyzed and practically applied to a test case. The improvement in reducing the usage of computational resources and the impact on the quality of the results were quantified by comparing the results with a non-simplified reference case. The results show, that the run-time to solve a model increases quadratically and memory usage increases linearly with increasing model complexity. The application of various model adaption methods have enabled a reduction of the run-time by over 99% and the memory usage by up to 88%. At the same time, however, some of the methods led to significant deviations of the model results. Other methods require a profound prior knowledge and understanding of the investigated energy systems to be applied. In order to reduce the run-time and memory requirements for investment optimization, while maintaining good quality results, we recommend the application of (1) a pre-model that is used to (1a) perform technological pre-selection and (1b) define reasonable technological boundaries, (2) spatial sub-modeling along network nodes, and 3) temporal simplification by only modeling every nth day (temporal slicing), where at least 20% of the original time steps are modeled. Further simplifications such as spatial clustering or larger temporal simplification can further reduce the computational effort, but also result in significant model deviations.
Durch ihre multifunktionale Wirkung leisten Baumrigolen einen wichtigen Beitrag zur Klimafolgenanpassung. Baumrigolen kombinieren die Bewässerung von Stadtgrün mit dem Rückhalt und der Versickerung von Oberflächenabflüssen. Vor allem die Sys-teme mit Speicherelementen können zur Reduktion des Überflutungsrisikos beitragen. Den Baum selbst zeichnet bereits seine gestalterische Wirkung im urbanen Raum aus. Zusätzlich beeinflussen Bäume durch Beschattung und Verdunstung das Stadtklima positiv. Ergebnisse der Untersuchungen von Rigolensystemen im Nottul-ner Gemeindebereich belegen den positiven Effekt im wasserwirtschaftlichen Kontext. Durch Simulationsrechnungen und Messdaten wurden die versickerten und verduns-teten mit den abgeleiteten Abflussanteilen verglichen. Bislang zählen allerdings die Bedürfnisse von Bäumen nicht zu Fragestellungen, die bei der Bemessung wasser-wirtschaftlicher Systeme im Fokus stehen. Hier besteht noch erheblicher Klärungsbedarf.