Technische Universität Wien
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Schlüsselthemen

Block 1: Informationsmodell, Wissensbasis und Komponentenentwicklung

Das Informationsmodell soll als zentrale Wissensbasis und allgemeines Werkzeug zum Datenmanagement dienen für einen systematischeren Zugang zur datengetriebenen Modellbildung, Analysen und Simulationen von Komponentenmodellen. Durch die Verbesserung von Datenkonsistenz und die Spezifikation der Datensemantik wird die Fehleranfälligkeit verringert und die Entwicklungsarbeit verbessert. Zentrale Punkte sind hierbei Problemstellungen mit heterogenen Datenquellen, mangelhafte Datenqualität und Verfügbarkeit, Kompatibilität und Interoperabilität von Systemkomponenten und implizitem Domänenwissen, welches explizit bereitgestellt werden soll.

 

Block 2: Laufzeitsystem

Das Laufzeitsystem umfasst das eigentliche System zur Betriebsoptimierung der Energieversor-gung für Produktionsprozesse an einem bestimmten Industriestandort. Das angestrebte Energy Demand Control System (EDCS) soll sowohl bei extremen Lastsituationen als auch bei Last-schwankungen auf Anlagen- und Maschinenebene den optimalen Betriebszustand gewährleis-ten. Hierbei muss eine geeignete (hierarchische/kooperative) Reglerstruktur entwickelt werden (z.B. anlagenweite übergeordnete, prädiktive Regelung, untergeordnete Komponenten-MPCs oder PID-Controller, Eingangsparameter durch geeignete Prognosemodelle). Im Fokus stehen Robustheit und Echtzeitfähigkeit des Reglers.

Image Credits: TU Wien

PhD#1: Methoden der Informationsmodellierung für die datengetriebene Modellbildung von komplexen Energiesystemen

PhD#2: Intelligente Regelkonzepte zur flexiblen Optimierung von Energiesystemen mit Speichern 

PhD#3: Betriebsführungskonzepte mit Integration von Speichern zur Lastflexibilisierung der energie- intensiven Industrie 

PhD#4: Auslegungsoptimierung und dynamische Komponentenmodellierung für lastflexible industrielle Energieversorgungsanlage 

PhD#5: Methodenentwicklung zur optimalen Steuerung der Versorgung energieintensiver Industrieprozesse unter Einbindung von Abwärme und Einsatz von Komponenten zur Erhöhung der Lastflexibilität 

PhD#6: Industrie in hybriden elektrisch-thermischen Verteilnetzen 

PhD#7: Erstellung eines Modells zur Simulation, Evaluierung und Optimierung von Flexibilisierungsoptionen zur erneuerbaren Energieversorgung der energieintensiven Industrie am Beispiel Österreichs 

PhD#8: Weiterentwicklung einer Auslegungsmethode zur energieträgerübergreifenden, last- und erzeugungsflexiblen Planung von industriellen Energiesystemen

 

Die acht Einzelarbeiten sind einerseits zwei Themenblöcken [Informationsmodell, Wissensbasis und Komponentenentwicklung bzw. Laufzeitsystem] zugeordnet, wie bereits im vorigen Kapitel und in der Einleitungsgrafik dargestellt. Daraus ergibt sich bereits eine übergeordnete, inhaltliche Klammer zwischen den einzelnen Dissertationen.

Kräfte werden gebündelt und einheitliche Modellgrundlagen geschaffen. So werden die Arbeiten in den Bereichen, in denen es Überschneidungen gibt, auch auf einer gemeinsamen Basis beruhen. Die inhaltlichen Überschneidungen sollen aktiv dazu genutzt werden, die Qualität der Dissertationen zu steigern. Dies bringt Vorteile für eine Gegenüberstellung der Erkenntnisse aus den einzelnen Dissertationen und wird auch bei Folgeprojekten von Nutzen sein.

Alle PhD-Arbeiten befassen sich mit dem Thema der Datenstruktur, sodass auf alle erarbeiteten Inhalte problemlos übernommen werden können, sowie mit den Randbedingungen für das angesprochene Informationsmodell. Dieses Informationsmodell kann von allen Arbeiten mit Domänenwissen gefüllt werden. Vor allem aber nimmt PhD#1 hierbei eine Schlüsselposition ein, da diese Arbeit sich hauptsächlich mit der Entwicklung des Informationsmodells beschäftigt.

PhD#2, PhD#3, PhD#4 PhD#5, PhD#6 und PhD#8 beschäftigen sich mit dem Thema der mathematischen Optimierung, wobei sich die Optimierungsprobleme unterscheiden, zum Teil in Richtung Einsatzoptimierung einer definierten Anlage, zum Teil mit der Auslegungsoptimierung. Somit kann hier eine gemeinsame Wissensbasis für Optimierungsprobleme geschaffen werden.

PhD#3, PhD#4, PhD#5, PhD#6, PhD#7 und PhD#8 arbeiten alle im Bereich der Modellierung von industriellen Energieanlagen, einzelnen Komponenten oder übergeordneten Energienetzten. Know-how im Bereich der Modellierung und Simulation und im Bereich der Prozesstechnik kann ausgetauscht werden.

PhD#5, PhD#6, PhD#7 und PhD#8 bearbeiten das Thema „thermische und elektrische Energienetze“ wie z.B. Verteilnetze oder Fernwärmenetze. Hierbei entstehen ebenfalls Überschneidungen, welche für Synergieeffekte genutzt werden können.

Vor allem PhD#1, PhD#2 und PhD#3 leisten einen entscheidenden Beitrag zur Entwicklung des echtzeitfähigen Reglers für eine reale Anlage und können hierfür das jeweilige Fachwissen der Bereiche Informatik, Reglungstechnik, Energietechnik und Energienetze/-märkte nutzen.

PhD#4, PhD#5 und PhD#7 liefern Erkenntnisse zur Anwendungsseite durch Analyse von Produktionsprozessen und den gegebenen Rahmenbedingungen für erfolgreiche Prozessintegration.