Betriebsoptimierung und Ausbau regenerativ gespeister thermischer Netze für Stadtwerke auf Basis funkbasierter Kommunikationstechnologien
Ausgangssituation
Die nachhaltige und regenerative Bereitstellung von thermischer Energie ist ein wichtiger Faktor in der Energie- und Wärmewende in Deutschland und muss als zentrales Element zur Dekarbonisierung der Energieversorgung von Gebäuden betrachtet werden. Für den existierenden Gebäudebestand muss der Fokus in der Wärmeversorgung stärker auf die Optimierung und den Ausbau bestehender Infrastrukturen gelegt werden. Die Betriebsoptimierung und der Ausbau bestehender Wärmenetze bietet eine ökologische, ökonomische und sozialverträgliche Option für dicht besiedelte Gebiete.
Um die Potenziale der Betriebsoptimierung und gleichzeitig die Planung des weiteren Ausbaus und die Einbindung erneuerbarer Energien und Speichertechnologien besser zu unterstützen, ist ein hohes Systemverständnis thermischer Netze notwendig. Um dieses Systemverständnis zu erlangen, muss die Verbraucherseite durch ein flächendeckendes und zeitlich hoch aufgelöstes Monitoring erfasst werden.
Konsortium: 4 Partner / 1 assoziierter Partner
Dauer: 36 Monate
Start: 05.2022
Ende: 04.2025
Projektvolumen: –
Projektträger: Projektträger Jülich für das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Ziele
Das Projekt FunkSTA leistet einen entscheidenden Beitrag für die Wärmewende, indem es sich zum Ziel setzt, die Abnehmerseite des Fernwärmenetzes der Stadtwerke Aachen flächendeckend und in hoher zeitlicher Auflösung zu erfassen und somit ein ganzheitliches Systemverständnis zu ermöglichen. Für diese digitale Abbildung einer großen Anzahl von Abnehmern mit sehr diversen Anschlusssituationen sind funkbasierte Monitoringsysteme besonders geeignet. Die Stadtwerke Aachen setzen hierbei auf die LoRaWAN-Technik. LoRaWAN zeichnet sich insbesondere durch die Übertragungsstabilität (z. B. auch in Kellerräumen), die Verfügbarkeit, dem geringen Wartungsbedarf sowie der Kosteneffizienz gegenüber anderen Systemen aus. Somit ermöglicht es das Projekt neue digitale Services zur Optimierung des Betriebs und für die Planung des Ausbaus und Einbindung
erneuerbarer Energien zu entwickeln, sowie diese anhand eines großen Fernwärmenetzes mit ca. 80 km Länge und 1200 Abnehmern zu demonstrieren.
Meilensteine
Das Projekt ist in insgesamt acht Arbeitspakete aufgeteilt. Ein durchgehendes Arbeitspaket „Innovationsmanagement und Kundeneinbindung“ wird einen Projektbegleitausschuss etablieren, in dem Unternehmen aus den Bereichen „Anwendung“, „Entwicklung“, „Endnutzung“ sowie verschiedene Netzwerke vertreten sind. Darüber hinaus stellt das erste Arbeitspaket die Organisation und Durchführung von digitalen Workshops sicher und leistet lokale Öffentlichkeitsarbeit, um die Kunden früh in den Prozess einzubinden. Die weiteren Arbeitspakete sichern die Umsetzung des Monitorings bei den Kunden und stellen sicher, dass die Daten in einer strukturierten Art und Weise über Schnittstellen unterschiedlichen Nutzenden zur Verfügung gestellt werden können. Mit Hilfe der Daten und Schnittstellen werden in insgesamt vier Arbeitspaketen digitale Services (Fehlererkennung, Betriebsoptimierung, Kalibrierung v. Simulationsmodellen, Planungsprozesse) erarbeitet und im letzten Arbeitspaket für das Netz in Aachen angewendet. Die regio iT fokussiert sich in diesem Projekt auf die Entwicklung eines Fernwärme-Netzbetreiber-Portals, mit dem die STAWAG die Betriebsoptimierung des Fernwärmenetz im Projekt realisieren kann. In der ersten Ausbaustufe werden mit dem Fernwärme-Netzbetreiber-Portal hochqualitätsrelevanter Prozessparameter und Netzzustandsdaten erfasst. Im nächsten Schritt wird die bidirektionalen Steuerung von LoRa-WAN-basierten Feldgeräten in Fernwärmenetz erprobt. Der Fernwärmenetzbetreiber wird hiermit in die Lage versetzt, eine Erfolgsmessung von Einzelmaßnahmen zur Optimierung des Fernwärme-Netz durchzuführen, um eine iterative Verbesserung während der Projektlaufzeit zu erzielen.
Projektpartner
- Stadtwerke Aachen AG
- regio iT GmbH
- heatbeat nrw GmbH
- RWTH Aachen University, E.ON Energy Research Center, Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik
Assoziierte Partner
- Regionetz GmbH
Bausteine
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Aktuelles
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