lowTEMP4districtheat - Senkung der Systemparameter von Wärmenetzen zur Integration erneuerbarer Wärmequellen mittels Soft-Sensorik

Status

laufend

Ausgangssituation/Motivation

Durch die Neufassung der EU-Richtlinie „zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbarer Quellen", welche in Österreich 2021 in Kraft tritt, sind Wärmenetzbetreiber zukünftig gefordert, die Auslastung ihres Wärmenetzes im Detail zu kennen.

Auf Basis dieser Kenntnisse sind Entscheidungen darüber zu treffen, ob und unter welchen Umständen eine Absenkung der Netztemperaturen möglich ist sowie ob und wann dezentrale Wärmeerzeuger in das Wärmenetz einspeisen können.

Bislang basieren dynamische Netzsimulationen, welche zur Analyse von hydraulischen Eingriffen in das Netz zwingend notwendig sind, auf möglichst umfangreichen Datenbanken historischer Daten sowie Echtzeitdaten des Wärmenetzes.

In der Praxis verfügen jedoch viele (teilweise in die Jahre gekommene) Wärmenetze in Österreich über eine unzureichende Messinfrastruktur. Des Weiteren wurden mit der Datenschutzgrundverordnung zusätzliche Hürden hinsichtlich der Datenbeschaffung geschaffen. Dies führt dazu, dass detaillierte dynamische Netzsimulationen oft nicht möglich sind.

Inhalte und Zielsetzungen

Um trotz unzureichender Datenlage eine rasche und detaillierte Analyse eines Wärmenetzes zu ermöglichen, wird in lowTEMP4districtheat ein neuer, kostengünstiger Ansatz mit Soft-Sensoren verfolgt. Soft-Sensorik wird bereits seit vielen Jahren in der Prozessindustrie verwendet, um anhand von Simulationen die Betriebszustände an diversen Stellen von Reaktoren in Echtzeit zu erfassen, an denen herkömmliche Messungen nicht möglich sind. 

Dieser Simulationsansatz ergänzt punktuelle Realmessungen und kann auch für Wärmenetze eingesetzt werden. Der Einsatz von Soft-Sensoren erspart umfangreiche sowie kostenintensive Messinfrastruktur und ermöglicht einfaches Retrofit bestehender Wärmenetze.

Ziele von lowTEMP4districtheat sind die Erarbeitung einer Echtzeitmessstrategie auf Basis von Soft-Sensoren für bestehende Wärmnetze (Retrofit) sowie einer Netzsimulation mit geringen Anforderungen an die Rechenleistung.

Des Weiteren werden Betriebs- und Steuerungslösungen für ein differenziertes Netzmanagement bei heterogenen Netzparametern (Temperaturen, Druckstufen etc.) sowie Möglichkeiten für die Umstellung von Wärmeabnehmer auf niedrigere Systemparameter untersucht und Handlungsempfehlungen für die Senkung der Netzparameter abgeleitet.

Methodische Vorgehensweise

Nach einer Erhebung der technischen Rahmenbedingungen und der Ausarbeitung von Modellierungsansätzen für verschiedene Netztypen und -größen werden mathematische Grundlagen der thermohydraulischen Modellierung von Wärmenetzen mittels Soft-Sensoren erarbeitet.

Anschließend wird das Simulationsmodell aufgebaut, wobei eine laufende Validierung mit Realdaten von Referenznetzen erfolgt.

Auf Grundlage von Ergebnissen von Simulationen verschiedener Anwendungsfälle werden Regelstrategien entwickelt, deren echtzeitfähiger Regelalgorithmus mit ausgewählten, am Markt verfügbaren Reglermodulen kompatibel ist.

Die zusammengeführten Ergebnisse sind Basis für Diskussionen in einem ExpertInnen-Workshop, welche wiederum die Grundlage für Handlungsempfehlungen bilden.

Erwartete Ergebnisse

• Echtzeitmessstrategie auf Basis von Soft-Sensoren für bestehende Wärmnetze (Retrofit).
• Netzsimulation auf Basis von Soft-Sensoren mit geringen Anforderungen an die Rechenleistung.
• Betriebs- und Steuerungslösungen für ein differenziertes Netzmanagement bei heterogenen Netzparametern (Temperaturen, Druckstufen etc.).
• Handlungsempfehlungen für die Senkung der Netzparameter sowie die diesbezügliche Umstellung von Wärmeabnehmern.

Projektleitung

4ward Energy Research GmbH

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

• Hoval Gesellschaft m.b.H
• Energieagentur Obersteiermark GmbH
• Prozess Optimal CAP GmbH

DI Dr. Markus Rabensteiner
4ward Energy Research GmbH
Reininghausstraße 13a
A-8020 Graz
Tel.: +43 (664) 882 518 30
E-Mail: markus.rabensteiner@4wardenergy.at
www.4wardenergy.at