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Title:
METHOD FOR USING DETERMINED CO2 EMISSIONS FOR THE OPERATION OF TECHNICAL INSTALLATIONS, COMPUTER PROGRAM AND COMPUTER-READABLE MEDIUM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/247186
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for using determined CO2 emissions (18) for the operation of technical installations (14a-h) in which measurement data (12) characterizing the operation of each of the technical installations (14a-h) are determined by means of an electronic computing device (10). By means of the electronic computing device (10), a simulation simulating the operation of each of the technical installations (14a-h) is carried out on the basis of a simulation model by means of which the technical installations (14a-h) are simulated, and on the basis of the measurement data (12). The simulation determines, for each time period of the simulation, a material and/or energy flow (16) provided by the respective system (14a-h) and/or supplied to the respective system (14a-h) during the simulated operation, and an associated CO2 emission (18). The respective material and/or energy flow (16) and the respective associated CO2 emission (18) are used as optimization variables of an optimization problem.

Inventors:
HÖTTECKE LUKAS (DE)
SCHÜTZ THOMAS (DE)
THIEM SEBASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/065225
Publication Date:
December 28, 2023
Filing Date:
June 07, 2023
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
G06Q10/04; G05B17/02; G06Q50/04
Foreign References:
DE102017222899A12019-06-19
EP3022611B12019-07-10
EP3767770A12021-01-20
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS PATENT ATTORNEYS (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Nutzung von ermittelten CO2-Emissionen (18) für den Betrieb von technischen Anlagen (14a-h), bei welchem:

- mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (10) Messda- ten (12) ermittelt werden, welche einen jeweiligen Betrieb der technischen Anlagen (14a-h) charakterisieren;

- mittels der elektronischen Recheneinrichtung (10) auf Basis eines Simulationsmodells, durch welches die technischen An- lagen (14a-h) nachgebildet sind, und auf Basis der Messda- ten (12) eine Simulation durchgeführt wird, in welcher ein jeweiliger Betrieb der technischen Anlagen (14a-h) simu- liert wird;

- durch die Simulation ein während des simulierten Betriebs zu jedem Zeitschrift der Simulation von der jeweiligen An- lage (14a-h) bereitgestellter und/oder der jeweiligen Anla- ge (14a-h) zugeführter Stoff- und/oder Energiestrom (16) und eine jeweils zugeordnete CO2-Emission (18) ermittelt werden; und

- der jeweilige Stoff- und/oder Energiestrom (16) und die je- weilige, zugeordnete CO2-Emission (18) als Optimierungsva- riablen eines Optimierungsproblems verwendet werden, wel- ches mittels der elektronischen Recheneinrichtung (10) ge- löst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der jeweilige Stoff- und/oder Energiestrom (16) und die jeweilige, dem jeweiligen Stoff- und/oder Energiestrom (16) zugeordnete 002-Emission (18) auf einer elektronischen Anzei- ge, die mittels der elektronischen Recheneinrichtung (10) an- gesteuert wird, angezeigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der jeweilige Stoff- und/oder Energiestrom (16) und die jeweilige, dem jeweiligen Stoff- und/oder Energiestrom (16) zugeordnete 002-Emission (18) in einem Sankey-Diagramm auf der elektronischen Anzeige, die mittels der elektronischen Recheneinrichtung (10) angesteuert wird, angezeigt werden. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die technischen Anlagen (14a-h) in Abhängigkeit von dem Lösen des Optimierungsproblems betrieben werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Lösung des Optimierungsproblems ein QCQP-Problem formuliert und mittels der elektronischen Recheneinrichtung (10) gelöst wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die technischen Anlagen (14a-h) wenigstens eine Kraft- wärmekopplungsanlage und/oder wenigstens eine Gasturbine und/oder wenigstens einen Pufferspeicher und/oder wenigstens ein Blockheizkraftwerk und/oder wenigstens einen Wasserstoff- tank und/oder wenigstens einen Elektrolyseur umfassen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messdaten (12) auch Daten umfassen, welche eine Um- gebung der technischen Anlagen (14a-h) charakterisieren.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Daten eine Umgebungstemperatur der Umgebung charak- terisieren.

9. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass eine elektronische Recheneinrichtung (10) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.

10. Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.

Description:
Beschreibung

Verfahren zur Nutzung von ermittelten CO2-Emissionen für den Betrieb von technischen Anlagen, Computerprogramm sowie com- puterlesbares Medium

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von ermit- telten CO2-Emissionen für den Betrieb von technischen Anla- gen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerpro- gramm. Die Erfindung betrifft auch ein computerlesbares Medi- um.

Zahlreiche Unternehmen und Regierungen haben sich weltweit auf verbindliche Ziele zur Dekarbonisierung der Energiever- sorgung verpflichtet. Dies erfordert unter anderem eine Transformation von industriellen Energieversorgungssystemen, um den Einsatz fossiler Brennstoffe zu vermeiden oder zumin- dest zu reduzieren und klimafreundliche Technologien zu in- tegrieren. Hierfür erforderliche Maßnahmen können aus techno- ökonomischen Optimierungsmodellen ermittelt werden. Optimie- rungsmodelle von (multi-modalen) Energiesystemen können neue Technologie- und Effizienzmaßnahmen aus einem Lösungsraum (Superstruktur) unter Berücksichtigung von existierenden An- lagen, zu deckenden Lastprofilen, Umweltrandbedingungen sowie ökonomischen Randbedingungen (zum Beispiel Strompreisen) und ökologischen oder energetischen Randbedingungen (zum Beispiel CO2-Preisen, Primärenergiebedarf) gemäß einer Zielfunktion vorteilhaft auswählen und dimensionieren. In der Regel jedoch werden Optimierungsmodelle als lineare (LP) oder gemischt- ganzzahlige lineare (NILP) Optimierungsprobleme formuliert. Derartige techno-ökonomische Modelle werden auch als Energie- systemdesign (ESD) bezeichnet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium zu schaffen, sodass CO2-Emissionen einzelnen Prozessschritten, aus welchen die CO2-Emissionen resultieren können, besonders präzise zu- geordnet werden können, um in der Folge technische Anlagen besonders umweltfreundlich betreiben zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Computerpro- gramm mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch ein computerlesbares Medium mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Wei- terbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen an- gegeben.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von ermittelten CO2-Emissionen für den Betrieb von technischen Anlagen. Bei dem Verfahren werden mittels einer auch als Computer bezeichneten, elektronischen Recheneinrich- tung Messdaten ermittelt, welche einen jeweiligen Betrieb der tatsächlich in der Realität vorhandenen, technischen Anlagen charakterisieren. Mittels der elektronischen Recheneinrich- tung wird auf Basis eines Simulationsmodells, durch welches die technischen Anlagen nachgebildet sind, und auf Basis der Messdaten eine Simulation durchgeführt, in welcher ein jewei- liger Betrieb der technischen Anlagen simuliert wird. Da durch das einfach auch als Modell bezeichnete Simulationsmo- dell die technischen Anlagen nachgebildet oder abgebildet sind, umfasst das Simulationsmodell einen sogenannten, digi- talen Zwilling der jeweiligen, technischen Anlage, die bezie- hungsweise deren Betrieb auf Basis des Simulationsmodells in der Simulation simuliert wird. Durch die Simulation werden ein während des simulierten Betriebs zu jedem Zeitschrift der Simulation von der jeweiligen Anlage bereitgestellter und/oder der jeweiligen Anlage zugeführter Stoff- oder Ener- giestrom, welcher einfach auch als Strom bezeichnet wird, und eine jeweils, das heißt dem jeweiligen Strom zugeordnete CO2- Emission ermittelt. Bei dem Verfahren werden der jeweilige Stoff- und/oder Energiestrom und die jeweilige, dem jeweili- gen Strom zugeordnete CO2-Emission als Optimierungsvariablen eines Optimierungsproblems verwendet, welches mittels der elektronischen Recheneinrichtung insbesondere gemäß einer Zielfunktion gelöst wird, insbesondere unter Zuhilfenahme ei- nes insbesondere, zellerhältlichen, auch als Löser bezeichne- ten Solvers.

Hintergrund der Erfindung ist, dass CO2-Emissionen, welche durch technische Anlagen insbesondere in der Strom- und/oder Wärmeerzeugung bewirkt werden, in herkömmlichen Planungsmo- dellen lediglich an Systemgrenzen bilanziert werden, zum Bei- spiel für den Bezug von Strom, Erdgas und/oder Kohle. Hier- durch können zwar CO2-Einträge in ein System erfasst werden, diese CO2-Einträge werden aber nicht unmittelbar mit Lasten in Verbindung gesetzt. Demgegenüber bildet das erfindungsge- mäße Verfahren eine Möglichkeit, die CO2-Emissionen einzelnen Prozessschritten des jeweiligen Betriebs der technischen An- lagen zuzuordnen. Diese Zuordnung kann beispielsweise in ei- nem Diagramm wie ganz insbesondere einem Sankey-Diagramm der CO2-Emissionen visualisiert werden. Die Verwendung von Sankey-Diagrammen ist eine beliebte Darstellungsart zur Visu- alisierung von Ergebnissen einer ESD-Rechnung, insbesondere zur Visualisierung von CO2-Emissionen, die durch eine ESD- Rechnung beispielsweise berechnet und somit ermittelt wurden. In der Energietechnik werden so Energie- und Exergiebilanzen, in der Verfahrenstechnik zudem Material- und Stoffströme, ab- gebildet. Hierzu nutzbare Daten können sich unmittelbar aus konventionellen, techno-ökonomischen Planungsmodellen erge- ben.

Die Messdaten werden beispielsweise mittels Sensoren ermit- telt und bereitgestellt und der elektronischen Recheneinrich- tung, insbesondere direkt, zugeführt. Ferner ist es denkbar, dass die Messdaten beispielsweise in einer elektrischen oder elektronischen Speichereinrichtung gespeichert und von der elektronischen Recheneinrichtung abgerufen und dadurch emp- fangen und ermittelt werden.

Allokationsmethoden zur CO2-Bewertung sind grundsätzlich aus unterschiedlichen Richtlinien bekannt. Eine Übersicht zu sta- tistischen Bilanzierungsverfahren beispielsweise für KWK- Anlagen (Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen) wurde beispielsweise von der Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft (FfE) herausgegeben. Derartige, statistische Bilanzierungsverfahren ermöglichen jedoch nicht die Abbildung dynamischer Systemei- genschaften, zum Beispiel den Einfluss von volatiler Einspei- sung und die Bedeutung von Energiespeichern. So kann ein thermischer Pufferspeicher die Erzeugung von Strom und Wärme aus einer KWK-Anlage entkoppeln und damit einen Mehrwert bie- ten. Der Mehrwert des Pufferspeichers wird durch bekannte statistische Bilanzierungsmethoden nicht erfasst. Hierzu sind Simulationsmodelle vorteilhaft, welche die CO2-Emissionen dy- namisch, das heißt zu dem Zeitschrift erfassen und deren Fluss abbilden, was durch das erfindungsgemäße Verfahren mög- lich ist und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt. Da bei dem Verfahren der Betrieb der technischen Anlagen auf Ba- sis der Messdaten simuliert wird, können jeweilige Lasten der technischen Anlagen berücksichtigt werden, wobei die jeweili- ge Last der jeweiligen Anlage über der Zeit variieren kann.

Im Vergleich zu herkömmlichen ESD-Rechnungen und ESD-Modellen wird bei dem Verfahren beispielsweise ein ESD-Modell um eine Modellierung eines CO2-Flusses erweitert, wodurch eine Mög- lichkeit zur Generierung wenigstens eines oder mehrerer CO2- Sankey-Diagrammen geschafft werden kann. Hierfür wird der je- weilige, auch mit P t bezeichnete Energie- und/oder Stoffstrom zum Zeitpunkt t mit einem CO2-Abdruck in Verbindung ge- bracht. Unter dem CO2-Abdruck ist die zuvor genannte, je- weilige CO2-Emission zu verstehen. Der jeweilige Energie- und/oder Stoffström P t und der jeweilige CO2-Abdruck (CO2- Emission) stellen die Optimierungsvariablen des zuvor genann- ten Optimierungsproblems dar. Nachfolgend eingeführte Randbe- dingungen für eine Kopplung von P t und führen beispielswei- se auf ein nicht-lineares Optimierungsproblem insbesondere mit folgenden Gleichungen:

Gleichung 4 kann beispielsweise in Abhängigkeit von bei- spielsweise angegebenen Wirkungsgraden in eine Nebenbedingung überführt werden. Handelt es sich beispielsweise bei einer der technischen Anlagen um ein Blockheizkraftwerk (BHKW), so beträgt der elektrische Wirkungsgrad beispielsweise

43 Prozent, der thermische Wirkungsgrad beträgt beispielswei- se 45 Prozent. Dies ist jedoch bei Gleichungen 2 und 7 nicht möglich. Das Gesamtproblem bleibt durch zwei Ansätze lösbar: Ein erster der Ansätze umfasst eine Formulierung eines QCQP- Problems. Die Gleichungen 2 und 7 sind Nebenbedingungen, wel- che durch geschickte Transformation: in quadratische Nebenbedingungen umformuliert werden. Das Op- timierungsproblem beziehungsweise -modell wird damit zu einem quadratisch beschränkten Programm (QCQP), das sich mithilfe von verfügbarer Solver-Software (zum Beispiel MOSEK, GUROBI) lösen lässt. Hierdurch wird der CO2-Fluss in das eigentliche Auslegungsproblem integriert.

Ein zweiter der Ansätze umfasst eine Entkopplung von Model- len. Alternativ wird beispielsweise das Gesamt- Optimierungsproblem in eine Auslegungsoptimierung und eine Simulation zur CO2-Bilanzierung unterteilt. Zunächst wird das Optimierungsproblem zur Auslegung und Betrieb aller Anlagen gelöst (ohne ^ t ). Hierdurch ergeben sich alle P t , die nachfol- gend als, insbesondere konstante, Parameter bekannt sind. Das zweite Optimierungsproblem ermittelt auf Basis dieser Werte die CO2-Bilanzierung (das heißt: ist Optimierungsvariable,

P t ist ein konstanter Parameter). Die Modelle zur Auslegung und zur 002-Bilanzierung sind beide jeweils linear bezie- hungsweise gemischt ganzzahlig linear. Daher können sie schnell mithilfe von verfügbarer Solver-Software wie bei- spielsweise SCIP, GUROBI gelöst werden.

Das Simulationsmodell und/oder das genannte Sankey-Diagramm können mehrere Knoten umfassen, wobei beispielsweise die je- weilige technische Anlage ein jeweiliger der Knoten sein kann. Ein solcher Knoten beschreibt ein Tupel aus einer Ener- gieform wie beispielsweise Dampf, Strom, Kälte, Wasserstoff usw. und einem zugehörigen Ort wie beispielsweise einem Park- platz, einer Verwaltung, einer Produktion, einer Lagerhalle, einer technischen Zentrale usw. Eine 002-Bilanz oder eine 002-Bilanzierung erfolgt beispielsweise je Knoten n und Zeit- schrift t. Beispielsweise werden CO2-Einträge aller einspei- senden Technologien zunächst aufsummiert und dann gemäß einer jeweiligen Energie- beziehungsweise Stoffmenge auf ausspeisende Technologien gleichmäßig aufgeteilt.

Umwandlungseinheiten, welche auch als Umwandlungstechnologien bezeichnet werden, können ein koppelndes Element zwischen den auch als Versorgungssysteme bezeichneten oder als Versor- gungssysteme ausgebildeten, technischen Anlagen insbesondere für Strom, Dampf, Kälte, Prozessgase usw. abbilden (zum Bei- spiel KWK-Anlage, Kältemaschine, Elektrolyseure). Gesamtemis- sionen einer Umwandlungstechnologie ergeben sich aus Einträgen für Brennstoff, Strombezug usw. gemäß Gleichung 2 sowie einer anteiligen Berücksichtigung ^er Emissio- nen, die im Rahmen der Produktion und Entsorgung anfallen. Eine Herausforderung ist die Aufteilung der CO2-Emissionen auf Ausgänge einer Umwandlungseinheit, da diese neben einem Primärprodukt wie beispielsweise Strom bei einem Blockheiz- kraftwerk, Kälte bei einer Kältemaschine, Wasserstoff bei Elektrolyseuren, auch Abwärme auf verschiedenen Temperaturni- veaus aus dem System zur Verfügung stellen kann. Die Auftei- lung kann daher bei dem Verfahren gemäß einem Exergiegehalt des jeweiligen Energie- beziehungsweise Stoffstromes Dies ergibt sich für einen beispielsweise als Wär- mestrom ausgebildeten Stoff- und/oder Energiestrom ab- hängig von einem Temperaturniveau T q mit der Gleichung 5. Beispielsweise kann zur Verwendung der Exergie die Aufteilung nach energetischer Gewichtung, nach Wirkungsgraden oder Refe- renztechnologien („finnische Methode") erfolgen. Bei der Wahl einer geeigneten Aufteilung sind gegebenenfalls nationale Standards zu beachten.

Speichertechnologien wie beispielsweise Warmwasser, Batte- rien, Wasserstoffdrucktanks (H2-Drucktanks), können die Strö- me über mehrere Zeitschritte miteinander koppeln. Diese Ei- genschaft kann bei dem Verfahren insbesondere für die CO2- Bilanzierung berücksichtigt werden. Hierzu wird für jede Speichertechnologie die an einen jeweiligen Knoten M k angeschlossen ist (zum Beispiel Wärmespeicher in technischer Zentrale, Batteriespeicher am Parkplatz), ein virtueller CO2- Speicherstand berücksichtigt . Dieser erhöht sich beim Laden und verringert sich bei einer Ausspeicherung oder Die CO2-Emissionen für die Ein- speicherung ergeben sich gemäß Gleichung 2. Die CO2- Emissionen für die Ausspeicherung sind abhängig von dem

CO2-Gehalt und dem Energiegehalt E kft -i der Speichertech- nologie sowie der Zeitschrittweite AT t . Zudem werden anteili- ge CO2-Emissionen für die Produktion und die Entsorgung berücksichtigt.

Erfolgen kann beispielsweise eine Lebenszykluseinschätzung, die auch als Lifecycle Assessment bezeichnet wird. Konventio- nelle Optimierungsansätze bilanzieren hier lediglich die CO2- Emissionen, die durch den Einsatz von Brennstoffen und den Bezug von Strom entstehen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zudem anteilige Emissionen die bei der Produktion und für die Entsorgung von Umwandlungs- oder Speichertechno- logien anfallen, berücksichtigen, was zu folgender Gleichung 8 führt:

Der Anteil wird abhängig von dem Anteil des Zeitschritts t an der Gesamtlebensdauer bestimmt. Nachfolgend sind drei Bei- spiele für einen Zeitschrift t genannt:

Erstes der Beispiele:

Photovoltaikanlage mit technischer Lebensdauer von 20 Jahren an einem Standort mit 900 Stunden pro Jahr:

Zweites der Beispiele:

Blockheizkraftwerk mit maximal 60.000 Betriebsstunden:

Drittes der Beispiele:

Batteriespeicher mit einer Kapazität C R und 8.000 Zyklen:

Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens können zumindest sein:

- verbessertes Systemverständnis durch Assoziation von CO2-Emissionen mit Lasten; Transparente Darstellung und Identifikation von schwer dekarbonisierbaren Lasten (zum Beispiel Hochtemperatur-Prozesswärme); dynamische Bilan- zierung von Speichern (zum Beispiel Laden von Batterien mit Sonnenstrom)

- Verständlichkeit von Optimierungsmodellen und abgeleite- ten Optimierungsmaßnahmen insbesondere durch Visualisie- rung in einem Sankey-Diagramm

- Carbon Dispatch: Hochaufgelöste Darstellung von CO2- Emissionen zu jedem Zeitpunkt eines Planungszeitraums (zum Beispiel Informationen, mit welchem CO2-Fußabdruck ein Speicher geladen wird), dadurch verbessertes System- verständnis zur Betriebsplanung

- Carbon Annual: Kumulierte Darstellung von CO2-Emissionen über den Planungszeitraum und dadurch verbessertes Sys- temverständnis zur Anlagenplanung

- Bei Einsatz in einer Betriebsplanung, zum Beispiel Day- Ahead-Planung in einem Energiemanagementsystem: Ermit- teln der CO2-Emissionen, mit der beispielsweise Mieter an einem Standort wie beispielsweise einem Industrie- standort zu jedem Zeitpunkt beliefert werden können.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden der jeweilige Stoff- und/oder Energiestrom und die jeweilige, dem jeweiligen Stoff- und/oder Energiestrom zugeordnete CO2- Emission auf einer elektronischen Anzeige, welche auch als Bildschirm bezeichnet und mittels der elektronischen Rechen- einrichtung angesteuert wird, angezeigt. Hierdurch können das Verfahren und insbesondere dessen Ergebnisse besonders vor- teilhaft visualisiert werden, um dadurch das Betreiben der technischen Anlagen vorteilhaft realisieren und/oder unter- stützen zu können.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der jeweilige Stoff- und/oder Energiestrom und die jeweilige, dem jeweiligen Strom zugeordnete CO2-Emission in einem Sankey- Diagramm auf dem Bildschirm angezeigt werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Visualisierung und somit ein besonders vorteilhafter Betrieb und/oder Unterstützung des Betriebs der Anlagen darstellbar ist. Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die technischen Anlagen in Abhängigkeit von dem Lösen des Op- timierungsproblems, insbesondere in der Realität, betrieben werden.

Um das Optimierungsproblem besonders vorteilhaft lösen und in der Folge die Anlagen besonders vorteilhaft betreiben zu kön- nen, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgese- hen, dass zur Lösung des Optimierungsproblems das zuvor ge- nannte QCQP-Problem formuliert und gelöst wird.

Um einen besonders effizienten und effektiven Betrieb reali- sieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfin- dung vorgesehen, dass die technischen Anlagen wenigstens eine Kraftwärmekopplungsanlage und/oder wenigstens eine Gasturbine und/oder wenigstens einen Pufferspeicher und/oder wenigstens ein Blockheizkraftwerk und/oder wenigstens einen Wasserstoff- tank, insbesondere Wasserstoffdrucktank, und/oder wenigstens einen Elektrolyseur umfassen.

Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen die Messdaten auch Daten, welche auch als Umweltdaten bezeichnet werden und eine Umgebung der tech- nischen Anlagen charakterisieren. Dadurch können die techni- schen Anlagen, insbesondere deren Betrieb, besonders präzise simuliert werden, sodass ein besonders effizienter Betrieb der Anlagen darstellbar ist.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Daten eine Umgebungstemperatur der Umgebung charakterisieren, wodurch die Simulation besonders präzise durchgeführt werden kann. In der Folge ist ein besonders vorteilhafter Betrieb der Anlagen darstellbar.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein auch als Compu- terprogrammprodukt bezeichnetes Computerprogramm, welches Be- fehle umfasst, die bewirken, dass eine elektronische Rechen- einrichtung das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfin- dung ausführt, insbesondere wenn das Computerprogramm bezie- hungsweise das Computerprogrammprodukt durch die auch als Computer bezeichnete oder als Computer ausgebildete, elektro- nische Recheneinrichtung ausgeführt wird. Das einfach auch als Programm bezeichnete Computerprogramm ist, insbesondere direkt, in einen Speicher des Computers beziehungsweise der elektronischen Recheneinrichtung ladbar. Vorteile und vor- teilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts sind als Vortei- le und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesba- res Medium, Speichermedium beziehungsweise einen computerles- baren Datenträger, wobei auf dem computerlesbaren Medium ge- mäß dem dritten Aspekt der Erfindung das Computerprogramm ge- mäß dem zweiten Aspekt der Erfindung gespeichert ist. Vor- zugsweise umfasst das computerlesbare Medium gemäß dem drit- ten Aspekt der Erfindung Befehle, die bei der Ausführung durch den genannten Computer diesen veranlassen, das Verfah- ren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auszuführen. Vor- teile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vor- teile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er- geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzug- ten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vor- stehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmals- kombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschrei- bung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der je- weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombi- nationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in: FIG 1 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Ver- fahrens zur Nutzung von ermittelten CO2-Emissionen für den Betrieb von technischen Anlagen; und

FIG 2 ein Sankey-Diagramm.

In den FIG sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

FIG 1 zeigt ein Flussdiagramm, anhand dessen ein Verfahren zur Nutzung von ermittelten CO2-Emissionen für den Betrieb von technischen Anlagen erläutert wird. Das Verfahren wird mittels einer in FIG 1 besonders schematisch dargestellten, elektronischen Recheneinrichtung 10 durchgeführt, welche auch als Computer bezeichnet wird oder als Computer ausgebildet ist. Bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens werden mit- tels der elektronischen Recheneinrichtung 10 Messdaten ermit- telt, welche in FIG 1 durch einen Pfeil 12 veranschaulicht sind und einen jeweiligen Betrieb der technischen Anlagen insbesondere während einer beispielsweise vorgebbaren oder vorgegebenen Zeitspanne charakterisieren, das heißt beschrei- ben.

Bei einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 10 auf Basis eines Simulati- onsmodells, durch welches die technischen Anlagen nachgebil- det sind, und auf Basis der Messdaten eine Simulation durch- geführt, in oder bei welcher ein jeweiliger Betrieb der tech- nischen Anlagen simuliert wird.

Bei einem dritten Schritt S3 des Verfahrens werden durch die Simulation ein während des simulierten Betriebs zu jedem Zeitschrift der Simulation von der jeweiligen Anlage bereit- gestellter und/oder der jeweiligen Anlage zugeführter, ein- fach auch als Strom bezeichneter Stoff- und/oder Energiestrom und eine jeweils, das heißt dem jeweiligen Strom zugeordnete CO2-Emission ermittelt, wobei beispielsweise das Ermitteln der jeweiligen CO2-Emission auch als CO2-Bilanz oder CO2- Bilanzierung bezeichnet wird.

Da durch das oder in dem Simulationsmodell die jeweilige technische Anlage nachgebildet ist, umfasst das Simulations- modell einen jeweiligen, digitalen Zwilling der jeweiligen, technischen Anlage. Die jeweilige technische Anlage bezie- hungsweise ihr jeweiliger, digitaler Zwilling ist, insbeson- dere in der Simulation, Bestandteil eines Knotens oder ein Knoten, an welchem beispielsweise die CO2-Bilanzierung er- folgt. Der jeweilige Knoten beschreibt dabei beispielsweise ein Tupel aus einer jeweiligen Energieform wie beispielsweise Dampf, Strom, Kälte, Wasserstoff usw. und einem jeweiligen Ort wie beispielsweise einem Parkplatz, einer Verwaltung, ei- ner Produktion, einer Lagerhalle, einer technischen Zentrale usw.

Bei einem vierten Schritt S4 des Verfahrens werden der jewei- lige Strom und die jeweilige, dem jeweiligen Strom zugeordne- te CO2-Emission als Optimierungsvariablen eines Optimierungs- problems verwendet, welches mittels der elektronischen Re- cheneinrichtung 10, insbesondere gemäß einer Zielfunktion, das heißt in Abhängigkeit von einer Zielfunktion gelöst wird.

FIG 2 zeigt ein Sankey-Diagramm, welches beispielsweise auf einem Bildschirm, der mittels der elektronischen Rechenein- richtung 10 angesteuert wird, angezeigt wird, insbesondere in Abhängigkeit von dem Lösen des Optimierungsproblems. Insbe- sondere visualisiert oder veranschaulicht das einfach auch als Diagramm bezeichnete, in FIG 2 gezeigte Sankey-Diagramm die Lösung des Optimierungsproblems, mithin Ergebnisse des Optimierungsproblems beziehungsweise Ergebnisse der Lösung des Optimierungsproblems. Beispielsweise sind die zuvor ge- nannten Knoten in dem Diagramm veranschaulicht, wobei die Knoten in dem Diagramm mit 14a-h bezeichnet sind. Die in dem Diagramm visualisierten Ströme sind mit 16 bezeichnet. Außer- dem werden in dem Diagramm die den jeweiligen Strömen 16 zu- geordneten CO2-Emissionen gezeigt, welche in FIG 2 nur sehr schematisch dargestellt und mit 18 bezeichnet sind.

Bezugszeichenliste

10 elektronische Recheneinrichtung

12 Pfeil 14a-h Knoten

16 Strom

18 CO2-Emissionen

51 erster Schritt

52 zweiter Schritt S3 dritter Schritt

S4 vierter Schritt




 
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