Inteligentny kontroler zwiększa wydajność sieci ciepłowniczych
Sieci ciepłownicze to sprawdzone rozwiązanie do przesyłania i dystrybucji ciepła, ciepłej wody i chłodu. W takich sieciach energia jest transportowana rurociągami od centralnie usytuowanego źródła do odbiorców indywidualnych, handlowych lub przemysłowych. Do każdej sieci przyłączone są instalacje odnawialnych i niskoemisyjnych źródeł energii, zapewniające elastyczność w zakresie wytwarzania energii. Ponieważ energia słoneczna jest niedostatecznym źródłem ciepła dla systemów centralnego ogrzewania i nie jest w stanie zastąpić paliw kopalnych, potrzebne są inne źródła zrównoważonego ogrzewania, na przykład ciepło odpadowe powstające w procesach przemysłowych lub energia geotermalna. Konieczne jest także bilansowanie podaży i popytu, aby poradzić sobie z problemem ograniczonej dostępności zrównoważonego ciepła. Odpowiedź na te wyzwania znalazł zespół finansowanego przez UE projektu STORM, złożony z partnerów z sektora przemysłu i nauki, który opracował kontroler STORM. „Jest to inteligentny system, który dobiera wielkość zapotrzebowania na ciepło w zależności od dostępności zrównoważonej energii, w ten sposób optymalizując wydajność sieci ciepłowniczej”, tłumaczy koordynator projektu Johan Desmedt. Kontroler STORM to najnowocześniejszy system zarządzania inteligentnymi sieciami ciepłowniczymi, który zawiera moduły do prognozowania, planowania i realizowania zadań dotyczących dostarczania ciepła według zapotrzebowania. Wdrożenie systemu przynosi korzyści w całym łańcuchu wartości: od wytwarzania i dystrybucji ciepła po jego zużycie.
Różne strategie sterowania siecią
Kontroler STORM wykorzystuje różne strategie sterowania siecią. „Zmniejszając pobór energii cieplnej w szczytach obciążeń sieci, system obniża wielkość zapotrzebowania na ciepło w godzinach szczytu, aby zapobiec jego nadmiernemu zużyciu. Jest także zintegrowany z systemami rynku energii elektrycznej: może »przenieść« zapotrzebowanie na ciepło na godziny poza szczytem, w których obowiązują niższe taryfy energii elektrycznej, tym samym przynosząc odbiorcom komfort i oszczędności. Ponadto umożliwia bilansowanie zapotrzebowania na energię cieplną i jest w stanie lokalnie rozwiązywać problemy sieciowe”, wyjaśnia Desmedt. „Co więcej, w oparciu o prognozowanie cen energii elektrycznej, kontroler STORM może »przenieść« zapotrzebowanie na ciepło na godziny, w których obowiązują wyższe taryfy, zwiększając zysk ze sprzedaży energii elektrycznej”, dodaje Desmedt.
Transformacja cyfrowa w sektorze ciepłowniczym
Cyfryzacja napędza rozwój sektora ciepłowniczego na wielu poziomach, takich jak produkcja, dystrybucja i zużycie ciepła. Kontroler STORM, oparty na algorytmach samodzielnego uczenia się, to jedna z najnowszych innowacji cyfrowych, która łączy wszystkie te poziomy. „Dzięki kontrolerowi STORM budynki mogą »komunikować się ze sobą« w czasie rzeczywistym oraz wymieniać się informacjami z systemami wytwarzania i dystrybucji energii na temat dostępności poszczególnych źródeł energii w danym momencie. System może się także samodzielnie uczyć, co sprawia, że cały system energetyczny staje się z czasem bardziej wydajny”, zauważa Desmedt. W ten sposób systemy ogrzewania i chłodzenia zmieniają się w systemy zrównoważone, oparte na niskoemisyjnych źródłach energii i generujące niższe koszty operacyjne. Kontroler STORM wypróbowano i przetestowano w dwóch zakładach demonstracyjnych, potwierdzając ogromny potencjał rozwiązań transformacji cyfrowej do zrewolucjonizowania sektora ciepłowniczego. Mijnwater, zakład demonstracyjny w holenderskim mieście Heerlen, to ciepłownia geotermalna wykorzystująca wody niskotemperaturowe z szybów opuszczonej kopalni jako odnawialne źródło energii oraz magazyn do przechowywania energii do ogrzewania i chłodzenia. Cały system jest połączony z siecią rurociągów doprowadzoną do kilku rejonów eksploatacyjnych. Zadaniem zespołu projektu STORM było zwiększenie zdolności przesyłowej sieci rurociągów w celu obsługi większej liczby rejonów. Dzięki wdrożeniu kontrolera STORM zdolność przesyłowa zwiększyła się z 37 % do 49 %, a potencjał zmniejszania poboru energii cieplnej w szczytach obciążeń sieci wzrósł o 17,3 %. W Rottne w Szwecji mała sieć ciepłownicza, obejmująca około 200 odbiorców, opiera się głównie na dwóch kotłach na biopaliwa oraz tradycyjnym kotle olejowym – rezerwowym źródle energii cieplnej na wypadek zwiększonego poboru energii w szczytach obciążeń sieci. W tym przypadku zadaniem zespołu projektu STORM było ograniczenie zużycia oleju w godzinach szczytu i zoptymalizowanie wydajności kotłów na biopaliwa. Testy wykazały zmniejszenie poboru energii cieplnej w szczytach obciążeń sieci o 12,75 % w porównaniu ze scenariuszem referencyjnym.
Słowa kluczowe
STORM, kontroler STORM, system ciepłowniczy, zmniejszenie poboru energii cieplnej w szczytach obciążeń sieci, samodzielne uczenie się, energia odnawialna, transformacja cyfrowa, bilansowanie zapotrzebowania
