DOPPLER

Biomassefernwärmesysteme sind ein wichtiger Beitrag zur Realisierung einer nachhaltigen Energieversorgung und fördern die regionale Wertschöpfung. Der effiziente und emissionsarme Betrieb solcher Anlagen erfordert ein intelligentes Zusammenspiel zwischen Energiebereitstellung, -speicherung und -verteilung. Dies ermöglicht die Lastverteilung unter Berücksichtigung der Nutzeranforderungen an die optimalen Betriebsbedingungen der Heizungsanlage anzupassen.

Die meisten Fernwärmesysteme werden nach dem aktuellen Leistungsbedarf geregelt. Dies bedeutet, dass die Leistung des Wärmeerzeugers immer an den aktuellen Bedarf aller Wärmeabnehmer:innen angepasst wird, was jedoch teilweise zu ungünstigen Betriebspunkten mit niedrigen Wirkungsgraden und hohen Emissionswerten führt. Die bedarfsorientierte Betriebsweise erschwert zusätzlich die Anlagendimensionierung und führt zu hohen, kurzfristigen Spitzenlasten und damit zu einer Überdimensionierung der Wärmeversorgungsanlagen. Dies hat negative Auswirkungen auf Effizienz und Investitionskosten. Zur Kompensation werden fossil befeuerte Spitzenlastkessel oder großzügig dimensionierte Kurzzeitspeicher (z.B. Tagesspeicher) eingesetzt.

Zielsetzung des Projekts DOPPLER

Ziel des Projekts war die Umsetzung dezentraler Optimierungsmaßnahmen auf Basis von Demand-Response. Eine systemweite Plattform für Fernwärmeplanung, -betrieb und -optimierung, die alle Komponenten wie Erzeugung, Verteilung und Verbrauch integriert, wurde entwickelt. Ein starker Fokus lag auf der Integration von Endkund:innen.

Mit Hilfe der in DOPPLER gesetzten Maßnahmen sollten die Gesamteffizienz von Fernwärme-Systemen erhöht und die CO₂-Emissionen gesenkt werden. Die systemweite Plattform ist für eine Hochskalierung auf größere Netze geeignet. Im Projekt wurde gezeigt, wie kommunale Wärmenetze durch den Einsatz von Digitalisierung, Echtzeitdaten und die Integration von Nutzer:innen effizienter gestaltet werden können.

Vorgehensweise und Methodik des Projekts DOPPLER

Der Technologieanbieter Arteria Technologies brachte seine bestehende Fernwärme-Simulationsplattform in DOPPLER ein. Ein weiterer innovativer Punkt war die Verbindung der Arteria-Plattform mit dem Smart-Home-System von MEO Energy (MEO Controller), wodurch sekundärseitige Flexibilisierungspotenziale (PV, Wärmepumpe, thermische Speicher) für Demand-Response-Programme genutzt werden können.

Endverbraucher:innen wurden durch ein auf Gamification-Methoden basiertes Motivationssystem des Industriewissenschaftlichen Instituts, das sich auf sozioökonomische Aspekte von Demand-Response wie Lastverschiebung durch Verhaltensänderungen, Fernsteuerung von Pufferspeichern oder Senkung der sekundärseitigen Vorlauftemperaturen konzentriert, integriert.

Die systemweite Plattform wurde an vier repräsentativen Standorten in Österreich (Fernwärmenetze von Güssing, Mischendorf, Japons und Rohrbach) demonstriert. Für jeden dieser vier Demonstrations-Standorte wurde ein „Digitaler Zwilling“ (ein digitales Abbild des Wärmenetzes) erstellt. Je nach Ausstattung der Demonstrationsnetze, wurde dieser auch mit der Echtzeit-Datenerfassung der Fernwärmenetze verbunden.

Der digitale Zwilling kann als Instrument zur Identifikation von Fehlern und zur Bewusstseinsbildung eingesetzt werden. In Rohrbach generiert der MEO-Controller kontinuierlich relevante Erkenntnisse über das Nutzungsverhalten, die Systemantworten sowie die Flexibilität.

Trotz teils herausfordernder Bedingungen stellte die Entwicklung von Schnittstellen zur Integration der Daten einen wichtigen Meilenstein im Projekt dar:

• Integration z.B. mit Schneid-API, csv-basierten Datenbanken und Influx-Datenbanken
• Verarbeitung und Visualisierung auch aus manuellen Messwerten
• Schnittstellen zu Belimo-Energieventilen mit lokaler Speicherung und optionaler Cloud-Anbindung

Scheiber Solutions implementierte in Dashboards für alle Beteiligten eine GIS-Darstellung der Fernwärme-Plattform. eKUT und das Industriewissenschaftliche Institut konzentrierten sich auf die Analyse neuer Geschäftsmodelle im Zusammenhang mit Demand-Response, der Einbindung der Endnutzer:innen und der Smart-Home-Konnektivität. Die Energieagentur Obersteiermark prüfte schließlich die rechtlichen Aspekte dieser neuen Geschäftsmodelle und formulierte die notwendigen politischen Änderungen in Bezug auf Datennutzung, dynamische Tarife usw.

Links:

• DOPPLER im TGA Planerjahrbuch 2024 (Sonderdruck)