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ASTROHS-Simulation

ASTROHS-Arbeitsplätze

Wer sich mit ASTROHS näher befasst, wird feststellen, dass mit diesem System sehr viele Arbeitsplätze geschaffen werden können. Wie diese Arbeitsplätze im Detail beschaffen sein werden, lässt sich anhand der folgenden Simulation wohl am ehesten begreifen. Um das Gesamtsystem möglichst stabil zu halten und gleichzeitig den eigenen wirtschaftlichen Erfolg zu optimieren, müssen die ASTROHS-fähigen Geräte richtig programmiert werden. Relativ einfach wird das bei Kühl- und Gefriergeräten sein. Hier werden sich Standardlösungen durchsetzen, die in diese Geräte fest integriert sind. Komplizierter wird es mit Waschmaschinen, wenn diese externe Wärmespeicher mitbenutzen sollen. Hier kann kein preiswerter Programmierer in Indien helfen; hier muss die Lage ggf. vor Ort begutachtet werden um lokal ein optimiertes System zu bekommen. Je mehr Energiespeicher mit unterschiedlichen Eigenschaften örtlich verfügbar sind, desto mehr lässt sich optimieren. Das gilt sowohl für Stromeinspeiser wie auch -verbraucher und die unterschiedlichsten Formen von Primärenergie.

Zur Simulation - Aufforderung zum Mitmachen

Eine Simulation lebt von einer möglichst wirklichkeitsnahen Umgebung. Wenn diese eine Einzelperson zu definieren hat, kann mit Sicherheit von einseitiger Betrachtungsweise gesprochen werden. Darum sollten sich alle Interessierten aufgefordert fühlen, selbst Beiträge zu liefern. Es geht insbesondere um die Definition von Netzteilnehmern. Diese müssen nicht einmal an ASTROHS teilnehmen. Wie groß der Anteil von ASTROHS-Teilnehmern zu Normaltarifkunden in der Simulation sein wird, hängt in erster Linie von den eingesandten Unterprogrammen ab.

Technische Details

Die Netzteilnehmer werden im Programm als Unterprogramme (Subroutines) definiert. Dazu folgende Hilfsinformationen. Programmiersprache: QBASIC. Mit CALL wird jeweils ein Unterprogramm aufgerufen. Profil macht Voreinstellungen, Wetter definiert das aktuelle Wetter. Dazu fehlen mir noch die meisten Formeln zur Berechnung der aktuellen Sonneneinstrahlung, Temperatur, Windgeschwindigkeit usw. während eines ganzen (statistischen) Jahres.

Die DienstLeistungsStelle DLS - sie macht die Strompreise

Die DLS ist die Dienstleistungsstelle. Sie erzeugt die aktuell gültigen Strompreise für die ASTROHS-Teilnehmer. Wer nicht an ASTROHS teilnimmt, ignoriert diese Preise. Die Preise heißen vpreis und epreis für Verkaufs- und Einkaufspreis aus Sicht des Netzteilnehmers. ntx sind die einzelnen Netzteilnehmer, wobei x eine eindeutige Bezeichnung darstellt. Diese Nummer werde ich selbst vergeben. Lokale Variablen werden mit jedem Schleifendurchlauf auf 0 gesetzt. Sollen z.B. Summen über mehrere Schleifendurchgänge gebildet werden, so muß die entsprechende Variable im Hauptprogramm definiert werden. Also diese unbedingt vermerken!

Die ASTROHS-Automaten und der ASTROHS-Stromzähler

Als weitere Subroutinen existieren noch ASTROHS und Zaehler. ASTROHS ist das Gerät, das z.B. in einen Kühlschrank oder in eine Strom-Wärme-Kopplung eingebaut wird. Einfache Geräte reagieren schlicht auf eine gegebene Preisgrenze, kompliziertere auf eigene statistische Untersuchungen, lokale Energiespeicherzustände usw. Komplexe Auswertungen, die wahrscheinlich kein massenverkaufsfähiges ASTROHS-Gerät haben wird, sollten lokal im Unterprogramm ntx vorgenommen werden. Die Subroutine ASTROHS soll nur verkaufsfähige Auswertungen für Massenprodukte enthalten.

Jeder Netzteilnehmer, der an ASTROHS teilnimmt, muß auch einen ASTROHS-Zähler in Form der Subroutine zaehler am Ende haben.

Das Kernprogramm:

DO UNTIL fertig = 1
   CALL Profil
   CALL Wetter
   CALL DLS
   LOCATE 10, 1
   CALL nt1: 'Haushalt mit PV-Anlage
   CALL nt2: 'Stromerzeuger mit 0,1,2,3 kW
   CALL nt3: 'Kleiner Handwerksbetrieb
   CALL nt4: 'Windrad
   CALL nt5: 'Sporadischer Verbraucher bis 3 kW
   CALL nt6: 'Haushalt mit Feierabendbeschäftigung
   CALL nt7: 'Biogasanlage mit 48-Stunden-Speicher
   alttag = tag
LOOP

Die Beschreibung eines Netzteilnehmers in QBASIC

Aufbau eines Netzteilnehmers. Uhr ist Uhrzeit in Dezimalstunden. Vpreis ist der StromVERkaufspreis. p ist die globale Leistung des Netzteilnehmers. Für den einzelnen Netzteilnehmer hat das zur Konsequenz, dass mit jeder elektrischen Leistung p die aktuelle Summe nach dem Muster p=p +/- Leistung in Ansatz gebracht werden muss. Positiv bedeutet Netzeinspeisung, negativ Bezug elektrischer Leistung.

Die Variable tag ist der Tag der Simulation. Er beginnt mit 1. Eine einjährige Simulation hat 365 Tage und wird wahrscheinlich mehrere Stunden Rechenzeit beanspruchen. Der (statistische) Tag wird im Unterprogramm Profil (mit Wetter) erzeugt. Genauso die Uhrzeit. Inkrement (also der zu betrachtende Zeitabschnitt pro Berechnungsschleife) ist primär mit 0,25 Stunden gesetzt. Aufgrund des aktuellen Netzverhaltens ist jedoch auch mit einer Änderung dieses Inkrements zu rechnen. Die DLS kann daraufhin also auch die Uhrzeit korrigieren. Energiebetrachtungen müssen also immer Leistung * Inkrement beinhalten, sofern nicht irgendwelche Sonderbedingungen herrschen.

SUB nt1
'Autor dieser Routine
'Haushalt mit Solaranlage
IF uhr > 6.3 AND uhr <= 8 AND vpreis > 0 THEN p = p + .2
IF uhr > 8 AND uhr <= 10 AND vpreis > 0 THEN p = p + .55
IF uhr > 10 AND uhr <= 14 AND vpreis > 0 THEN p = p + .8
IF uhr > 14 AND uhr <= 16 AND vpreis > 0 THEN p = p + .55
IF uhr > 16 AND uhr <= 19 AND vpreis > 0 THEN p = p + .2

'Jahreszeitabhängig:
'Heizungsumwälzpumpe 100 Watt
IF tag < 150 OR tag > 250 THEN p = p - .1

'Kleinverbraucher wie Fernseh-Standby, Uhren, Zahnbürsten, Ladegeräte,
'Klingeltrafo usw.
p = p - .1

'Tageszeitabhängig:
'Fernseher
IF uhr > 18.5 OR uhr < 22.5 THEN p = p - .25
'Beleuchtung und Radio
IF dunkel = 1 AND (uhr > 6 OR uhr > 12 OR uhr < 22.5) THEN p = p - .3
IF uhr > 6.5 AND uhr < 7 THEN pstrom = pstrom - 1: 'Frühstück machen
'Am Wochenende wird mittags auswärts gegessen:
IF NOT tag MOD 7 = 0 THEN
   IF uhr > 11 AND uhr <= 12 THEN p = p - 2: 'Mittagessen machen
END IF
IF uhr > 17 AND uhr <= 17.5 THEN p = p - 1: ' Abendessen machen

'Warmwasserboiler
'Bereitschaft
maxwarm = 5
IF RND > .9 AND epreis < 5 AND nt1warm < .5 * maxwarm THEN
   p = p - 2: nt1warm = nt1warm + 2 * .1: '(.1 sind 6 Minuten)
END IF
'Kühlschrank
IF RND > .75 AND epreis < 30 THEN p = p - .09
'Kühltruhe
IF RND > .65 AND epreis < 30 THEN p = p - .095

CALL zaehler(1, "Haushalt mit Solarzellen", p, wlokal)

END SUB

Der ASTROHS-Stromzähler

CALL zaehler(1, "Haushalt mit Solarzellen", p, wlokal) ist wie folgt definiert: 1 bedeutet die Nummer des Unterprogramms, gefolgt von einem Kommentar. p ist die Nettoleistung am Zähler des Netzteilnehmers, wlokal ist die im betrachteten Zeitinkrement (Variable Inkrement) nach außen hin umgesetzte elektrische Energie. Sie wird vom Zähler selbst ermittelt. RND liefert eine Zufallszahl zwischen 0 und 1.

Wer also ntx-Unterprogramme oder ASTROHS-Unterprogramme zur Verfügung stellen möchte, möge mir diese bitte per E-mail zukommen lassen. Es wird allerdings noch einige Zeit dauern, bis erste brauchbare Ergebnisse zur Verfügung stehen. Das System muss schließlich verifiziert und optimiert werden, was bei einem Jahresdurchlauf von derzeit ca. 1 Stunde doch sehr zeitintensiv ist. Jeder neue Netzteilnehmer benötigt natürlich zusätzlich Rechenzeit.

Projektfinanzierung

Mangels Geld muß ich diese Simulation leider als Hobby und Feierabendbeschäftigung betrachten und kann daher auch nichts bezahlen. Die Einsender von Programmen informiere ich aber gerne über die Auswirkungen ihrer Netzteilnehmer im Gesamtsystem. Sponsoren sind selbstverständlich gerne gesehen (Kto. 5247259 bei der Sparkasse Ingolstadt, BLZ 721 500 00, Stichwort ASTROHS-Simulation). Falls aus diesem Projekt ein finanzieller Erfolg wird, werden die Programmierer also zuerst zur weiteren Mithilfe aufgefordert.
E-Mail Christoph.Mueller@astrail.de
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