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Model-based run-time and memory reduction for a mixed-use multi-energy system model with high spatial resolution (2023)
Klemm, Christian ; Wiese, Frauke ; Vennemann, Peter
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.
Temperaturhaltung im kalten Trinkwasser, Teil 2: Maßnahmen zur Einhaltung der Temperaturanforderungen (2023)
Rickmann, Lars ; Kirchhoff, Timo ; Mathys, Werner ; Bäcker, Carsten ; Rickmann, Bernd ; Spöler, Thomas
Klimawandel: Drohen verstärkt Dürrephasen und Überflutungen? Captanfest des Schmiedeamtes, am 23. Januar 2023 in Beckum (2023)
Grüning, Helmut
Leitfaden zur Beseitigung und Vermeidung von Fehleinleitungen in die Regenwas-serkanalisation für Kanalnetzbetreiber in NRW. Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen. (2021)
Grüning, Helmut ; Schmitz, Thorsten ; Hoppe, Holger ; Böckmann, Daniela
Der Leitfaden enthält einen Überblick über unterschiedliche Detektionsme-thoden. Die bisher in den meisten Fällen durchgeführte Benebelung eignet sich zwar für die Detektion von Regenwasserleitungen an die Schmutzwasserkanalisation, für die sichere Detektion von Schmutzwasserleitungen an die Regenwasserkanalisation eignet sich dieses Verfahren nur eingeschränkt. Ursache dafür sind beispielsweise unterschiedliche Arten der Entlüftung der Hausinstallation oder die Verwendung einer Abwasserhe-beanlage. DTS-Messungen stellen neben etablierten Methoden ein genaues Verfahren zur exakten Detektion von Temperaturauffälligkeiten dar, die ein sicheres Indiz für Fehleinleitungen sind. Je nach Randbedingungen kann eine Kombination mit weiteren Detektionsmethoden er-forderlich sein, um Untersuchungsgebiete einzugrenzen oder eine eindeutige Zuordnung eines Fehlanschlusses zu gewährleisten.
Konzepte zur wasserbewussten Stadtentwicklung. Forum Boden - Gewässer - Altlasten, Gemeinschaftstagung der Universität und der Hochschule Osnabrück „Wasserspeicher Boden“ am 28. Oktober 2022 (2022)
Grüning, Helmut
Maßnahmen gegen Überflutung und Hitze in urbanen Räumen. Themenworkshop „Stadt-, Straßen- und Bauleitplanung, Gewässerunterhaltung und dezentraler Rückhalt“, am 10. November 2022 in Betzdorf (2022)
Grüning, Helmut
Überflutung durch Starkregen – Vorsorge und Risikokommunikation. 13. OWL-Abwassertag Regenwassermanagement 4.0, am 24. November 2022 in Steinhagen (2022)
Grüning, Helmut
Kanalnetzübertragung: Technische Rahmenbedingungen. Vortrag beim Workshop Kanalnetzübertragung, am 1. Dezember 2022 in Halver (2022)
Grüning, Helmut
Hygienisch einwandfreies Trinkwasser – Immer und überall? Vortrag im Science Store der Westfälischen Wilhelms Universität und der FH Münster, am 10. Dezember 2022 in Münster (2022)
Grüning, Helmut
Das gescheiterte Liebesleben von Fischen. Duell der Prof´s, Science Slam des Gemeinsamen Fachschaftsrates Steinfurt, am 10. Dezember 2022 in Steinfurt (2022)
Grüning, Helmut
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