Optimale Steuerung thermischer Systeme

Thermohydraulische Systeme besitzen eine enorme Hebelwirkung hinsichtlich effizienter Nutzung von nichterneuerbarer Primärenergie, so entfallen über 40% des weltweiten Primärenergieverbrauchs (und ca. 25% der Treibhaugasemissionen) auf die Klimatisierung von Privathaushalten. Im Öffentlichen Verkehr ist die Situation ähnlich: rund 30% der elektrischen Energie eines Passagierzuges wird für die Klimatisierung aufgewendet.

Zentraler Bestandteil jedes thermohydraulischen Systems ist die Steuerung, deren Aufgabe es ist, bei gleichbleibendem thermischem Komfort, Primärenergieverbrauch und Kosten zu minimieren. Wir setzen auf modellbasierte Steuerungen (sogenannte Model Predictive Control, MPC), die nebst einem Modell der thermischen Installationen und des thermischen Verhaltens des Objekts auch Strompreise, Wettervorhersagen und das erwartete Benutzerverhalten zur Verbrauchsoptimierung nutzt.

 Abb. 1 zeigt ein mögliches Signalflussschema einer solchen Steuerung am Beispiel einer Gebäudeklimatisierung.