Neuronale Netze
Selbstlernende künstliche neuronale Netze für die Regelung solarthermischer Heizungssysteme hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (Fraunofer ISE) entwickelt.
Neuronale Netze helfen Solarenergie optimieren
Künstliche neuronale Netze können ähnlich dem menschlichen Gehirn selbstständig Handlungsstrategien anhand von Trainingsdaten entwickeln. “Sie bieten eine hervorragende Möglichkeit, Heizungsanlagen effizienter und kostengünstiger zu regeln”, erklärt Fraunhofer ISE-Abteilungsleiter Wolfgang Kramer. Forscherinnen und Forscher des Instituts haben deshalb im ANNsolar-Projekt ein Regelungskonzept entwickelt, das das lokale Klima, den Wärmedämmstandard eines Gebäudes sowie das charakteristische Betriebsverhalten einer Solaranlage und des Wärmeverteilsystems selbständig identifiziert. Im Regelungsbetrieb kann es die Entwicklung von Raumtemperatur, Solarertrag und Speicherladezustand voraussagen, um die Heizungsanlage optimal zu betreiben. Das Einsparpotenzial gegenüber einer optimierten konventionellen Regelung bei Bestandsgebäuden liegt laut Kramer bei mindestens sieben Prozent. “Gegenüber nicht optimierten Regelungen, wie sie sehr häufig in der Praxis vorkommen, liegt das Einsparpotenzial in der Größenordnung von zwölf Prozent und mehr”, sagt der Solarspezialist.
Fraunhofer ISE verspricht weniger Montageaufwand
Die Regelung des Fraunhofer ISE erfasst die individuelle thermische Dynamik des Gebäudes, die Wärmebedarfsänderung durch Solarstrahlung auf die Gebäudehülle und den Ladezustand des Speichers in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen. Auf diese Weise kann sie die thermischen Zustände für die Zukunft prognostizieren, ohne dass eine Simulation erforderlich ist. Sie erlernt die entsprechenden Abhängigkeiten selbstständig. Dabei helfen neuronale Netze. Darüber hinaus steuert die Regelung die Nachheizung. Sie überprüft, ob die notwendigen Speichertemperaturen innerhalb eines Prognosezeitraums ohne Nachheizung erreicht werden. Unnötige Brennerstarts unterbleiben, die Nachheizung wird minimiert und der solare Ertrag maximiert. Der neue Regler soll zudem den Aufwand bei Installation und Inbetriebnahme minimieren. “Wir erwarten Einsparungen von mehreren Stunden an Handwerkerdienstleistung”, sagt Kramer.
