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Leroy Tomás

• Ziel der vorliegenden Arbeit ist das netzdienliche Betreiben einer Wärmepumpe. Um diese Netzdienlichkeit zu erreichen, wird ein modellprädiktiver Regler entwickelt und implementiert, dessen Ziel es ist die Stromkosten einer Wärmepumpe zu senken. Dazu werden die Variablen Stromkosten und ein simulierter Heizbetrieb betrachtet. Die Entwicklung eines modellprädiktiven Reglers setzt zunächst eineZiel der vorliegenden Arbeit ist das netzdienliche Betreiben einer Wärmepumpe. Um diese Netzdienlichkeit zu erreichen, wird ein modellprädiktiver Regler entwickelt und implementiert, dessen Ziel es ist die Stromkosten einer Wärmepumpe zu senken. Dazu werden die Variablen Stromkosten und ein simulierter Heizbetrieb betrachtet. Die Entwicklung eines modellprädiktiven Reglers setzt zunächst eine Modellierung der Komponenten des Heizsystems voraus. Ebenfalls muss eine Kostenfunktion formuliert werden, die es zu minimieren gilt. In einem Optimierungsproblem werden die Modelle als Randbedingungen und die Kostenfunktion als Zielfunktion der Optimierung formuliert. Dazu müssen gewisse Vereinfachungen getroffen werden, um das Optimierungsproblem zuverlässig und ohne enormen Rechenaufwand in einer Regelungsschleife lösen zu können. Nun wird das Optimierungsproblem mit externen Modulen verknüpft, die eine Kommunikation mit der realen Wärmepumpen, Strompreisprognosen und Wettervorhersagen ermöglichen. Der dabei entwickelte Algorithmus wird auf einem Raspberry Pi Einplatinencomputer gespeichert und dort in einem regelmäßigen Zeitintervall von 15 Minuten ausgeführt, um den Betrieb der Wärmepumpe zu regeln. Schließlich wird der modellprädiktive Regler in Betrieb genommen. Anschließend kann der modellprädiktive Betrieb mit dem konventionellen Betrieb verglichen werden. Aus dem Vergleich wird deutlich, dass eine modellprädiktive Regelung tatsächlich die Netzdienlichkeit einer Wärmepumpe verbessern kann. Andererseits werden auch die Entwicklungspotentiale identifiziert.…