Toolset for planning district energy systems using GIS and simulation

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2017-09-25
Department
Major/Subject
Geoinformatiikka
Mcode
M3002
Degree programme
Geomatiikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
8 + 89
Series
Abstract
Due to the ongoing urbanization cities need to expand in order to accommodate the people moving from rural areas to cities. As a result of the expansion, also the urban energy systems and networks need to expand so that new and existing buildings with their inhabitants receive the required amount of heating and energy. The planning of either expansion or renewal of urban energy systems by means of modelling and simulation is an important tool for traditional energy companies as well as new renewable energy prosumers and decision makers. This thesis reviews the state-of-the-art tools and software for modelling and simulating urban energy systems in the context of dynamic and holistic simulations. Additionally, an insight for 3D city model exchange formats found from the state-of-the-art software is given. During the software review, important features for modelling and simulating urban energy systems are collected. With the help of two use case scenarios and the features found from the review, a requirements specification of new features for Apros process simulation software is introduced. In the empirical part of this thesis, most important features together with their main functionalities of the requirements specification are designed and later implemented in to Apros-software by utilizing existing open source data and software. Finally, the new features are tested and evaluated and the outcome of this thesis is evaluated.

Alati kasvavan kaupungistumisen seurauksena kaupunkien täytyy laajentua, jotta ne kykenevät asuttamaan maalta muuttavat ihmiset. Laajentumisen myötä myös kaupunkien energiaverkkojen, kuten kaukolämpöverkkojen, tulee myös laajentua, jotta uudet rakennukset ja asukkaat saavat tarvitsemansa energian. Tämän lisäksi energiajärjestelmien uusiutuminen uusiutuvien energiamuotojen käytön lisääntymisen seurauksena sekä perinteisten kuluttajien muuttuminen myös energian tuottajiksi (prosumer) luovat yhdessä haasteen energiajärjestelmien suunnittelulle. Suunnittelussa mallinnus sekä simulointi ovat tärkeitä keinoja ja työkaluja aluesuunnittelijoille. Tämä työ esittelee uusimpia alueellisten energiajärjestelmien mallinnus- ja simulointityökaluja. Tämän lisäksi katsastetaan työkalujen käyttämiä tiedonsiirtoformaatteja alueellisten energiajärjestelmien mallidatan vaihtoa varten. Työkalujen esittelyn yhteydessä poimitaan tärkeimpiä toiminnallisuuksia, joiden avulla alueellisten energiajärjestelmien mallinnus ja simulointi olisi sekä helppoa että vaivatonta. Lisäksi esitellään kaksi käyttötapausta, joiden perusteella työssä laaditaan vaatimusmäärittely Apros-ohjelmiston uusille ominaisuuksille. Työn empiirisessä osassa uudet ominaisuudet suunnitellaan ja implementoidaan osaksi Apros-ohjelmistoa käyttäen hyväksi olemassa olevia avoimen lähdekoodin ratkaisuja. Lopuksi tehdyt implementaatiot testataan ja työn kontribuutio evaluoidaan.
Description
Supervisor
Virrantaus, Kirsi
Thesis advisor
Karhela, Tommi
Kannari, Lotta
Keywords
urban energy systems, simulation, GIS, CityGML, Web Map Tile Service, tiled web map
Other note
Citation