DOPPLER

Dieses Forschungsprojekt ist abgeschlossen. Hier finden Sie den Abschlussbericht zum Projekt DOPPLER zum Download.

Biomasse- und Nahwärmenetze sind ein wichtiger Baustein der Energiewende. Sie nutzen regionale Ressourcen, stärken die Wertschöpfung vor Ort und können Wärme klimafreundlich bereitstellen. Damit solche Netze effizient und emissionsarm laufen, müssen Erzeugung, Speicherung, Verteilung und Verbrauch gut zusammenspielen und zwar nicht nur „nach Gefühl“, sondern datenbasiert und vorausschauend. Genau hier setzt DOPPLER an.

Warum Optimierung wichtig ist

Viele Fernwärmesysteme werden hauptsächlich nach dem aktuellen Bedarf geregelt. Das ist robust, führt aber oft zu ungünstigen Betriebspunkten, wie unnötig hohe Vorlauftemperaturen, erhöhte Verteilverluste, stärkere Belastung von Komponenten und in Summe geringere Effizienz. Außerdem entstehen Spitzenlasten, die zu Überdimensionierung (und höheren Investitionskosten) führen können. DOPPLER zeigt, wie Digitalisierung und Demand-Response helfen, diese Effekte zu reduzieren, ohne Komforteinbußen für Kund:innen.

Was DOPPLER erreicht hat

Im Projekt wurde eine integrierte Plattform aufgebaut, die Planung, Betrieb und Optimierung von Fernwärmenetzen zusammenbringt, inklusive Einbindung von Endkund:innen. Kern ist ein digitaler Zwilling („digitales Abbild“ des Netzes), der reale Messdaten mit Simulation und Optimierung verbindet. Das Projekt hat damit demonstriert, dass modellbasierte Echtzeit-Optimierung in der Praxis funktioniert, wenn Datenanbindung, Sicherheitslogik und Nutzerkommunikation sauber umgesetzt sind.

Zentrale Ergebnisse im Überblick:

• Digitale Zwillinge wurden für mehrere Netze umgesetzt und kalibriert, um Netzverhalten realitätsnah zu simulieren und Maßnahmen sicher zu testen.
• In Rohrbach wurde eine Demand-Response-Regelung der Vorlauftemperatur entwickelt und validiert: In Pilotbetrieb/Simulationen zeigte sich eine durchschnittliche Absenkung um ca. 5 Kelvin (5°C), bei gleichzeitiger Einhaltung der Komfortanforderungen.
• Dashboards wurden als gemeinsamer „Arbeits- und Informationsraum“ für Betreiber und Endkund:innen aufgebaut, von technischen KPIs bis zu leicht verständlichen Effizienz-Anzeigen.
• Das Projekt lieferte praxisnahe Erkenntnisse, wie man heterogene Datenquellen (OPC, APIs, CSV-Exporte, manuelle Auslesung) zuverlässig integriert und harmonisiert.

Vorgehensweise: Von Daten zur Optimierung

1) Digitaler Zwilling als technisches Rückgrat

Für die Demonstrationsstandorte wurde die Netzstruktur (Leitungen, Übergabestationen, Knoten) digital erfasst und mit Messdaten verknüpft. Diese digitalen Zwillinge ermöglichen:

• Simulation von Temperatur- und hydraulischem Verhalten
• Vergleich „Soll/Ist“ zur Fehler- und Potenzialanalyse
• Sichere Bewertung von Regelungs- und Optimierungsmaßnahmen vor dem Einsatz im Realbetrieb

2) Echtzeitdaten & Schnittstellen – robust statt perfekt

In der Praxis sind Netze sehr unterschiedlich, wie andere Leitsysteme, andere Datenformate, unterschiedliche Regeln für Datenzugriff. DOPPLER hat deshalb mehrere Integrationswege umgesetzt (u.a. OPC, HTTPS-APIs, CSV-Exporte, periodische Auslesung). Wichtig waren dabei Pufferung, Zeitstempel-Konsistenz, Plausibilitätsprüfungen und Signal-Harmonisierung (z.B. unterschiedliche Bezeichnungen für gleiche Messgrößen).

3) Optimierung der Vorlauftemperatur in Rohrbach

Ein Highlight war die Entwicklung einer Regelung, die laufend die niedrigstmögliche Vorlauftemperatur berechnet, die trotzdem alle Verbraucher:innen zuverlässig versorgt. Das reduziert Verteilverluste und glättet den Betrieb. In den Pilot-Tests wurde eine Absenkung um etwa 5 Kelvin (5°C) erreicht, stabil, mit Sicherheitsgrenzen, Filterung gegen Messrauschen und Fallback-Strategien bei Datenlücken.

4) Optimierung auf der Erzeugungsseite

Zusätzlich wurde für die Heizzentrale Rohrbach eine vorausschauende, modellbasierte Fahrweise (Model Predictive Control) untersucht. Solche Ansätze können den Betrieb „zielorientierter“ machen (z.B. ruhiger, näher am effizienten Betriebspunkt), der Nutzen hängt aber stark von der Anlagenstruktur ab, besonders groß ist er typischerweise bei mehreren Wärmequellen oder stärkeren Flexibilitäten.

Einbindung der Endkund:innen: verständlich, freiwillig, wirksam

DOPPLER hat Endkund:innen nicht nur „mitgedacht“, sondern aktiv eingebunden, über Visualisierung, Feedback und Motivation. Eine Befragung in Güssing zeigte eine grundsätzlich hohe Bereitschaft für Flexibilität, wenn der Komfort erhalten bleibt:

• ca. 68 % signalisierten Bereitschaft zu flexiblerem Verhalten bei Raumheizung,
• ca. 58 % bei Warmwasser (hier ist die Akzeptanz niedriger, wenn es spürbar einschränkt).

In Workshops wurden Gamification-Elemente getestet: Ranking/Benchmarking wurde überwiegend positiv aufgenommen, während „kollektive Nutzen“-Symbole (z.B. Baum-Metaphern) vor allem dann wirken, wenn die Geschichte dahinter klar erklärt wird (Ursache–Wirkung).

Demonstration in Österreich

Die Plattform und Methoden wurden an vier Standorten demonstriert: Güssing, Mischendorf, Japons und Rohrbach. Je nach technischer Ausgangslage wurden digitale Zwillinge, Datenanbindungen, Dashboards und Optimierungsbausteine standortspezifisch umgesetzt und validiert.

Links:

• DOPPLER im TGA Planerjahrbuch 2024 (Sonderdruck)