
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
- Energiesystem hat Oberbegriff kybernetisches System
- Energiesystem hat Unterbegriff intelligentes Energiesystem
- Energiesystem hat uneigentliches Attribut Energiesystemkomponente
- Energiesystem hat Operation Energiesystemfunktion
- Energiesystem hat Eigenschaft Energiesystemeigenschaft
- Energiesystem hat Beschreibung kybernetisches Systemmodell
- Energiesystem hat Beschreibung ontologisches Systemmodell
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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