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Begriff Energiesystem

Begriff Energiesystem

Definition

Gesamt­heit mit­ein­an­der in Ver­bin­dung ste­hen­der Objek­te in Form von Ener­gie­sys­tem­kom­po­nen­ten zur Ener­gie­wand­lung und zum Ener­gie­trans­port, die als Gan­zes gese­hen und von ihrer Umwelt abge­grenzt betrach­tet wer­den kön­nen, wobei die Inter­ak­ti­on mit der Umwelt über Schnitt­stel­len stattfindet

Quel­le: Kieß­ling, A., & Arndt, S. (2020)

Eng­li­sches Glos­sar: ener­gy system

Abkür­zung: kei­ne

Bemer­kung: kei­ne

Beziehungen

Weitere Erläuterungen zum Begriff Energiesystem

Einführung zum zellulären Energiesystem

Der Begriff des Ener­gie­sys­tems wird dem all­ge­mei­nen Sys­tem­be­griff unter­ge­ord­net und nach­fol­gend als attri­bu­ti­ves Sys­tem beschrie­ben. Inso­fern ergibt sich eine zum Sys­tem­be­griff ana­lo­ge Defi­ni­ti­on des Ener­gie­sys­tems. Um ein Ener­gie­sys­tem in ver­ein­fa­chen­der Wei­se abzu­bil­den, wer­den nach­fol­gend die im Kapi­tel zum Sys­tem­be­griff ein­ge­führ­ten Model­le benutzt.

Das Ener­gie­sys­tem defi­niert sich als Gesamt­heit mit­ein­an­der in Ver­bin­dung ste­hen­der Objek­te in Form von Kom­po­nen­ten, die im Zusam­men­hang von Ener­gie­ge­win­nung, Spei­che­rung, Ener­gie­nut­zung, Ener­gie­trans­port als Gan­zes gese­hen und von ihrer Umwelt abge­grenzt betrach­tet wer­den kön­nen, wobei die Inter­ak­ti­on mit der Umwelt über Schnitt­stel­len stattfindet.

Eigen­schaf­ten der Sys­tem­um­ge­bung haben als Attri­bu­te an den Ein­gangs­schnitt­stel­len Ein­fluss auf das Sys­tem. Ana­log gilt, dass Eigen­schaf­ten des Sys­tems als Attri­bu­te an den Aus­gangs­schnitt­stel­len Ein­fluss auf die Sys­tem­um­ge­bung haben.

Durch Inter­ak­ti­on des Sys­tems mit der Sys­tem­um­ge­bung ändert sich der Zustand des Sys­tems. Im wei­te­ren Kon­text bei der Betrach­tung von Ener­gie­sys­te­men wer­den ins­be­son­de­re die Grö­ßen Ener­gie und Infor­ma­ti­on als in der Zeit ver­än­der­li­che Attri­bu­te eines kyber­ne­ti­schen Sys­tems betrach­tet, die als wesent­li­che Ener­gie­sys­tem­ei­gen­schaf­ten zur Ver­fü­gung ste­hen und die unter Nut­zung der Schnitt­stel­len zwi­schen Sys­tem und Sys­tem­um­ge­bung aus­ge­tauscht werden.

Wer­den zwei oder meh­re­re Ener­gie­sys­te­me mit glei­chen Attri­bu­ten über die Schnitt­stel­len mit­ein­an­der ver­bun­den, ent­steht ein Ener­gie­sys­tem­ver­bund als Sys­tem­ag­gre­gat.

Moder­ne Ener­gie­sys­te­me wer­den zuneh­mend unter Ein­satz infor­ma­ti­ons­ver­ar­bei­ten­der Kom­po­nen­ten geführt, um den Her­aus­for­de­run­gen einer erneu­er­ba­ren, fluk­tu­ie­ren­den und dezen­tra­len Ener­gie­er­zeu­gung mit Ener­gie­ge­win­nung bis in die Lie­gen­schaf­ten im Nie­der­span­nungs­be­reich gerecht zu wer­den. Für die­se Ver­bin­dung von Ener­gie- und Infor­ma­ti­ons­in­fra­struk­tur wur­de der Begriff intel­li­gen­tes Ener­gie­sys­tem (Smart Ener­gy Sys­tem) geprägt.

Zuneh­mend, die Archi­tek­tur eines intel­li­gen­ten Ener­gie­sys­tems beein­flus­send, ist der Aspekt zu betrach­ten, dass ein räum­lich abge­grenz­tes Ener­gie­sys­tem sowohl intern, inner­halb sei­ner Gren­zen auto­no­me Ent­schei­dun­gen fäl­len und dabei über Sys­tem­gren­zen extern mit der Umge­bung ver­bun­den sein kann, als auch in idea­li­sier­ter Wei­se ein aut­ar­kes, voll­stän­dig von der Umwelt abge­grenz­tes Sys­tem bil­det, wenn Unter­sys­te­me für Ener­gie­ge­win­nung, Spei­che­rung, Ener­gie­nut­zung und Ener­gie­trans­port sowie ein intel­li­gen­tes Ener­gie­ma­nage­ment in voll­stän­di­ger Wei­se einen selb­stän­di­gen Ener­gie­kreis­lauf ermög­li­chen, wobei es in die­sem Fal­le kei­nen Aus­tausch über Schnitt­stel­len gäbe.

Um die Umset­zung eines intel­li­gen­ten Ener­gie­sys­tems einer­seits als auto­no­mes Sys­tem und gleich­zei­tig als Teil einer ver­bun­de­nen Struk­tur zu ermög­li­chen, wird für die­se Enti­tät der Begriff Ener­gie­zel­le ein­ge­führt.

Begriff: Ener­gie­zel­le, Zelle

Defi­ni­ti­on: Ener­gie­sys­tem aus der Energieinfrastruktur1) ver­schie­de­ner Energieformen2), in der durch ein Energiezellenmanagement3) in mög­li­cher Koor­di­na­ti­on mit Nachbarzellen4) der Ausgleich5) von Erzeu­gung und Ver­brauch über alle vor­han­de­nen Ener­gie­for­men orga­ni­siert wird

Quel­le: Arbeits­stand VDE ETG ITG Arbeits­kreis Ener­gie­ver­sor­gung 4.0

eng­lish glos­sa­ry: ener­gy cell, cell

Bemer­kung:

1) Zur Ener­gie­infra­struk­tur wer­den alle Betriebs­mit­tel gezählt, die zur Wand­lung von Ener­gie, zu deren Trans­port und Ver­tei­lung, sowie zur Spei­che­rung ein­ge­setzt werden.

2) Betrach­te­te Ener­gie­for­men umfas­sen u.a. Elek­tri­zi­tät, Gas, Wär­me und Ener­gie­trä­ger für Mobilität.

3) Zum Ener­gie­zel­len­ma­nage­ment zäh­len alle Leit­tech­nik­ein­rich­tun­gen (Ener­gie­sys­tem­re­ge­lungs­funk­ti­on zur Betriebs­füh­rung), Unter­stüt­zungs­funk­tio­nen (Basis­kom­po­nen­ten), Mess- und Steu­er­ein­rich­tun­gen (Zugriffs­kom­po­nen­ten) ein­schließ­lich der benö­tig­ten Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­nik (Kom­mu­ni­ka­ti­ons­kom­po­nen­ten).

4) Ener­gie­zel­len kön­nen zu umfas­sen­de­ren Ener­gie­zel­len ver­bun­den wer­den. Es gibt somit Zel­len auf der glei­chen Stu­fe sowie auf über­la­ger­ten und unter­la­ger­ten Stufen.

5) Beim Aus­gleich, der sowohl sai­so­nal oder auch dyna­misch durch­ge­führt wer­den kann, kön­nen sich die drei Zustän­de: aus­ge­gli­chen, über­ver­sorgt oder unter­ver­sorgt über alle vor­han­de­nen Ener­gie­for­men ergeben.

Zur Glie­de­rung der Kom­po­nen­ten, Funk­tio­nen, Eigen­schaf­ten und Rela­tio­nen einer Ener­gie­zel­le wird das onto­lo­gi­sche Sys­tem­mo­dell genutzt. In die­sem Rah­men erfolgt die Bün­de­lung von Attri­bu­ten in die Klas­sen die­ses Modells in fol­gen­der Weise:

  • Kom­po­nen­ten­klas­se zur Zuord­nung von Kom­po­nen­ten einer Energiesystems,
  • Funk­ti­ons­klas­se zur Zuord­nung der Energiesystemfunktionen
  • Eigen­schaf­ten­klas­se zur Zuord­nung der Ener­gie- und Infor­ma­ti­ons­ei­gen­schaf­ten an den Schnitt­stel­len und inter­nen Kom­po­nen­ten eines Energiesystems
  • Rela­tio­nen­klas­se zur Zuord­nung von Bezie­hun­gen zwi­schen Kom­po­nen­ten des Energiesystems

Zusätz­lich wird jedes Ener­gie­sys­tem im wei­te­ren Ver­lauf als kyber­ne­ti­sches Sys­tem betrach­tet, um den funk­tio­na­len Aspek­ten zur Rege­lung der Ener­gie­flüs­se gerecht zu werden.

Abbil­dung: Bildunterschrift

Verweise

[Kieß­ling, A., & Arndt, S. (2020)] SIN­TEG-Pro­jekt C/sells / DKE/DIN GAK 111.0.5. Draft zu Public available spe­ci­fi­ca­ti­on (PAS) Ter­mi­no­lo­gie „Zel­lu­lä­res, intel­li­gen­tes Ener­gie­sys­tem. Frank­furt, April 2020

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