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Jonathan Schallert

• Der Übergang zu erneuerbaren Energiesystemen und deren optimale Betriebsweise ist entscheidend für die Reduzierung des Energieverbrauchs und der damit verbundenen Einsparung von CO2-Emissionen. In privaten Haushalten dominiert traditionell die Hystereseregelung bei der Wärmeerzeugung. Neuere Bauten, ausgestattet mit Wärmepumpen und Photovoltaikanlagen, bieten jedoch beachtliches Potenzial zur Effizienzsteigerung durch angepasste Regelungsstrategien. Eine intelligente Laststeuerung ermöglicht erhebliche Kosteneinsparungen und eine Erhöhung des Autarkiegrades. Vorhandene literarische Ansätze liefern Methoden zur Systemmodellierung und -identifikation. Darüber hinaus demonstrieren sie das Potenzial der Optimierung durch den Model Predictive Control (MPC) Ansatz. Eine spezifische Evaluierung anhand von Realdaten eines Energiesystems mit Abluft-Wärmepumpe fehlt jedoch. Daher bedarf es der Bewertung des Lastverschiebungspotentials dieser Systemkonfiguration. Die Systemidentifikation erfolgt basierend auf Messdaten, welche gleichzeitig als Referenz für den Vergleich des traditionellen Hysteresebetriebs mit der MPC-Steuerung dienen. Die Analyse offenbart das Lastverschiebungspotential durch die optimierte Betriebsweise einschließlich einer Gesamtkosteneinsparung von bis zu 42% und einer Steigerung des Autarkiegrades um bis zu 10%. Diese Potentiale variieren saisonal, sind jedoch das ganze Jahr über vorhanden.
• The transition to renewable energy systems and their optimal operation is crucial for reducing energy consumption and the associated saving of CO2 emissions. In private households, hysteresis control traditionally dominates in heat generation. However, newer buildings, equipped with heat pumps and photovoltaic systems, offer significant potential for efficiency improvement through adapted control strategies. Intelligent load control allows for substantial cost savings and an increase in the degree of autarky. Existing literary approaches provide methods for system modeling and identification. Moreover, they demonstrate the potential for optimization through the Model Predictive Control (MPC) approach. However, a specific evaluation based on real data of an energy system with an exhaust air heat pump is missing. Therefore, it is necessary to evaluate the load shifting potential of this system configuration. The system identification is based on measurement data, which simultaneously serve as a reference for comparing the traditional hysteresis operation with MPC control. The analysis reveals the load-shifting potential through the optimized operation, including a total cost savings of up to 42% and an increase in the degree of autarky by up to 10%. These potentials vary seasonally, but are present throughout the year.