Muster wirtschaftlichkeitsberechnung photovoltaik

Muster wirtschaftlichkeitsberechnung photovoltaik

Alle in diesem Abschnitt vorgestellten Berechnungen basieren auf einem multiobjektiven Optimierungsansatz (siehe Abschnitt 3.1.3) und hängen von der Gewichtung der beiden gegensätzlichen Objektivfunktionen, der jährlichen Stromkostenminimierung und der Maximierung des Eigenverbrauchs ab. Die Summe der Gewichte der beiden Ziele muss eins (100%) betragen. Eine Gewichtszunahme eines Optimierungsziels führt zu einer Abnahme des anderen. Der Gesamtansatz, die Einschränkungen, die Zielfunktionen, die Optimierungsvariablen und die Berechnungsformeln bleiben im Wesentlichen derselbe wie für das Gebäude, das als Gesamtlast betrachtet wird (siehe Abschnitt 3.1). Der Unterschied bei der Durchführung der Berechnungen für einzelne Lastprofile besteht darin, dass die Optimierungsvariablen ihre Dimension ändern. Anstelle eines Lastprofils müssen die einzelnen Lasten von 10 Wohnungen separat betrachtet werden. Die Vektoren, die die Energieflüsse () beschreiben, werden auf Matrizen erweitert, die der Anzahl der Wohnungen entsprechen. Die anfängliche Skala randd der PV-Anlagenkapazität () wird auf einen Vektor erweitert, da für jede Wohnung die optimale PV-Anlagengröße berechnet wird. Die objektiven Funktionen können umgeschrieben werden, da die Anzahl der Zeitschritte für ein Jahr, während steht für die Anzahl der Wohnungen berücksichtigt.

Das Modell geht von einer nach Süden ausgerichteten PV-Anlage mit einem Neigungswinkel von 30 Grad aus, die sich auf dem Dach eines Mehrfamilienhauses befindet. Die Größe der PV-Anlage hängt zum einen von den Zielen der Bewohner ab (Minimierung der jährlichen Stromkosten versus Maximierung der Eigenverbrauchsrate). Andererseits hängt die Dimensionierung von gemeinsam genutzten PV-Anlagen davon ab, ob Berechnungen in Bezug auf die Lastprofile einzelner Wohnungen durchgeführt werden oder ob das gesamte Mehrfamilienhaus als Gesamtlast (Summe aller Lastprofile der einzelnen Wohnungen) betrachtet wird. Im folgenden Abschnitt wird der angewandte multiobjektive Optimierungsansatz erläutert, der auf den extremen Fällen der Minimierung der jährlichen Stromkosten und der Maximierung des Eigenverbrauchs basiert. Alle Berechnungen werden für drei verschiedene Fallstudien durchgeführt:i)Fallstudie 1: optimale Dimensionierung der PV-Anlage für das Gebäude als Gesamtlast betrachtet (Summe der Lastprofile der einzelnen Wohnungen) (Abschnitt 3.1)(ii)Fallstudie 2: optimale Dimensionierung der PV-Anlage für einzelne Wohnungen (basierend auf individuellen Lastprofilen) (Abschnitt 3.2)(iii)Fallstudie 3: optimale Dimensionierung der PV-Anlage und eines Energiespeichers für das Gebäude, das als Gesamtlast betrachtet wird (Summe der Lastprofile der einzelnen Wohnungen) (Abschnitt 4.3) Bei der korrekten Berechnung der jährlichen Stromkosten sind die Investitionskosten des Energiespeichers zu berücksichtigen. Das bedeutet, dass die in (9) angegebene Zielfunktion um folgende Kostenfrist erweitert werden muss: Da Mikronetze in den letzten Jahren immer wichtiger geworden sind, gibt es zahlreiche Studien, die sich mit mehreren wichtigen Aspekten in diesem Bereich befassen. Die Mikronetzplanung wird aus verschiedenen Blickwinkeln wie Modellierungstechniken und Zuverlässigkeit [3], Energiemanagement basierend auf Dernachfrage [4] und Erzeugungs-/Nachfrageprognosen [5] überprüft. Im Allgemeinen sind die Ziele der Modelle für die optimale Auslegung und Planung von Mikrorastern Kostenminimierungsprobleme unter einer Vielzahl unterschiedlicher Zwänge [6, 7]. Aufgrund dieser Forschungsanstrengungen ist es bereits möglich, erneuerbare Energiequellen erfolgreich in städtische Gebiete zu integrieren, die effiziente Nutzung von Energie in Entwicklungsländern zu verbessern (die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und ländliche Gebiete zu elektrifizieren) wie Indien [8, 9] oder einfach die Elektrifizierung abgelegener Gebiete zu erleichtern [10].

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