Intelligente Steuerungseinheit steigert Effizienz von Fernwärmenetzen
Fernwärme hat sich als System zur Bereitstellung von Wärme, Warmwasser und Kühlung in den Haushalten etabliert. Erzeugt wird sie an einem zentralen Punkt und dann über ein Leitungsnetz an die Nutzer übertragen, also Mietwohnungen, Gewerbe oder Industrie. In jedem dieser Netze werden auch erneuerbare und CO2-arme Energiequellen eingesetzt. Allerdings reicht die durch Sonnenenergie verfügbare Wärme nicht aus, um fossile Brennstoffe ganz zu ersetzen. Darum werden andere nachhaltige Wärmequellen benötigt, zum Beispiel Restwärme aus Industrieprozessen oder Geothermie. Um die begrenzten Mengen an nachhaltig erzeugter Wärme optimal zu nutzen, müssen Angebot und Nachfrage ins Gleichgewicht gebracht werden. Hier setzt das EU-finanzierte Projekt STORM an. Partner aus Industrie und Wissenschaft haben gemeinsam die STORM-Steuereinheit erarbeitet. „Das intelligente System verschiebt die Nachfrage nach Wärme auf Zeiten, wenn nachhaltige Energie verfügbar ist, und optimiert so den Wirkungsgrad des Wärmenetzes“, erklärt Projektkoordinator Johan Desmedt. Die STORM-Steuereinheit fungiert als Rahmen für hochmodernes, intelligentes Technologiemanagement im Wärmenetz. Sie enthält Module zur Vorhersage, Planung und Steuerung von nachfrageseitigen Managementmaßnahmen, von denen die gesamte Wertschöpfungskette, von der Wärmeerzeugung und -verteilung bis hin zum Verbrauch, profitiert.
Mehrere Steuerungsstrategien
Die STORM-Technologie bietet verschiedene Steuerungsstrategien. „Durch Spitzenausgleich senkt sie die Wärmenachfrage zu Spitzenzeiten, um Extremen im Verbrauch vorzubeugen. Außerdem interagiert sie mit dem Strommarkt: das System kann die Wärmenachfrage auf Phasen mit geringerer Nachfrage und entsprechenden Stromtarifen verschieben und dadurch bequem und zu niedrigeren Preisen liefern. Schlussendlich arbeitet das System auch noch mit Zellausgleich und kann Netzprobleme vor Ort lösen“, erklärt Desmedt. „Abgesehen davon kann die STORM-Steuerungseinheit die Wärmenachfrage anhand der Strompreisprognosen so verschieben, dass sie bei höheren Spotpreisen liegt. Dadurch erhöht sich der finanzielle Gewinn beim Verkauf des Stroms“, so Desmedt weiter.
Fernwärme öffnet sich für den digitalen Wandel
Die Digitalisierung treibt die Fernwärme auf mehreren Ebenen gleichzeitig voran, sei es bei Erzeugung, Verteilung oder Verbrauch von Wärme. Mit ihren selbstlernenden Algorithmen ist die STORM-Steuereinheit eine der neuesten digitalen Innovationen, in der alle Puzzleteile zusammengefügt werden. „Durch die STORM-Steuerungseinheit können Gebäude in Echtzeit miteinander kommunizieren und Informationen mit den Systemen zur Energieerzeugung und Energieverteilung darüber austauschen, welche Energiequellen zum entsprechenden Zeitpunkt zur Verfügung stehen. Das System kann zudem selbstständig lernen, sodass die gesamte Energieversorgung mit der Zeit immer effizienter wird“, so Desmedt. Daraus entstehen also nachhaltige Wärme- und Kühlsysteme mit emissionsarmen Energiequellen und geringeren Betriebskosten. Die STORM-Steuerungseinheit wurde bereits in zwei Demonstrationsanlagen eingesetzt und getestet. Dabei zeigte sich das große Potenzial des Fernwärmesektors im digitalen Wandel. Im niederländischen Heerlen gibt es das geothermische Niedertemperaturnetz Mijnwater, das als erneuerbare Energiequelle sowie als Wärme- und Kühlspeicher fungiert. Die geothermischen Gräben sind an eine Hauptleitung angeschlossen, die mehrere Gebäudegruppen miteinander verbindet. Ziel von STORM war es, die Kapazität der Hauptleitung zu erhöhen, um noch mehr Gebäudegruppen versorgen zu können. Insgesamt konnte die STORM-Steuerungseinheit die Kapazität von 37 % auf 49 % steigern und die Effizienz im Spitzenausgleich erhöhen (17,3 %). Ein kleines Fernwärmenetz mit etwa 200 Abnehmern im schwedischen Rottne basiert hauptsächlich auf zwei Biomasseheizsystemen, die bei Spitzenlast durch einen traditionellen Ölheizkessel ergänzt werden. Hier wollte STORM die Nutzung von Öl in Spitzenstunden minimieren und den Wirkungsgrad der Biomasseheizkessel optimieren. Im Vergleich zum Referenzszenario zeigten Tests ein Minus von 12,75 % im Spitzenausgleich.
Schlüsselbegriffe
STORM, STORM-Steuerungseinheit, Fernwärme, Spitzenausgleich, selbstlernend, erneuerbare Energie, digitaler Wandel, Zellausgleich
