Begriff Energiesystem

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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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Über Andreas Kießling 88 Artikel
Andreas Kießling hat in Dresden Physik studiert und lebt im Raum Heidelberg. Er beteiligt sich als Freiberufler und Autor an der Gestaltung nachhaltiger Lebensräume und zugehöriger Energiekreisläufe. Dies betrifft Themen zu erneuerbaren und dezentral organisierten Energien. Veröffentlichungen als auch die Aktivitäten zur Beratung, zum Projektmanagement und zur Lehre dienen der Gestaltung von Energietechnologie, Energiepolitik und Energieökonomie mit regionalen und lokalen Chancen der Raumentwicklung in einer globalisierten Welt.

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