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Operational Optimization of Seasonal Ice-Storage Systems with Time-Series Aggregation

Hillen, Maximilian und Schönfeldt, Patrik und Groesdonk, Philip und Hoffschmidt, Bernhard (2025) Operational Optimization of Seasonal Ice-Storage Systems with Time-Series Aggregation. Energies, 5988. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/en18225988. ISSN 1996-1073.

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[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://www.mdpi.com/1996-1073/18/22/5988

Kurzfassung

The transition to sustainable energy systems increasingly relies on advanced optimization methods to address the challenges of designing and operating them efficiently. Seasonal storage systems play a pivotal role in aligning renewable energy generation with fluctuating energy demand, with ice storage emerging as a promising solution for seasonal energy storage. This paper presents a novel optimization framework for the operation of seasonal ice-storage systems, leveraging Mixed-Integer Linear Programming (MILP) with time-series aggregation (TSA) techniques. The proposed model accurately captures the physical behavior of ice storage, incorporating both latent and sensible heat storage phases, discrete temperature levels, and charging/discharging efficiency curves. A key feature of this framework is its ability to address computational challenges in large-scale optimization, while maintaining high detail. Using a business park in Germany as a case study, the results demonstrate a significant reduction in computational time of up to 80% for 110 typical periods, with only a 2.5% deviation in the objective value and 9% in the Seasonal Energy Efficiency Ratio (SEER), although this efficiency gain depends on the number of typical periods used. This work addresses key gaps in seasonal ice-storage optimization models and provides a robust tool for designing and optimizing sustainable energy systems.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219103/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Operational Optimization of Seasonal Ice-Storage Systems with Time-Series Aggregation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hillen, Maximilianmaximilian.hillen (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schönfeldt, PatrikPatrik.Schoenfeldt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4311-2753NICHT SPEZIFIZIERT
Groesdonk, PhilipPhilip.Groesdonk (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1274-0378NICHT SPEZIFIZIERT
Hoffschmidt, BernhardBernhard.Hoffschmidt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 November 2025
Erschienen in:Energies
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:5988
DOI:10.3390/en18225988
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:1996-1073
Status:veröffentlicht
Stichwörter:seasonal storage; ice storage; MILP; time-series aggregation; energy system optimization
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energiesystemdesign
HGF - Programmthema:Digitalisierung und Systemtechnologie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemtechnologie und -analyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Energiesystemtechnologie
Standort: Jülich
Institute & Einrichtungen:Institut für Vernetzte Energiesysteme
Institut für Solarforschung > Nachhaltige Systemverfahrenstechnik
Hinterlegt von: Hillen, Maximilian
Hinterlegt am:18 Nov 2025 10:36
Letzte Änderung:02 Dez 2025 12:11

Verfügbare Versionen dieses Eintrags

  • Operational Optimization of Seasonal Ice-Storage Systems with Time-Series Aggregation. (deposited 18 Nov 2025 10:36) [Gegenwärtig angezeigt]

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