Digitalisierung in der Fernwärme

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Digitalisierung in der Fernwärme

August 2020

Orientierungshilfe zur Digitalisierung in der Fernwärmebranche

Die Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnologien zur Vernetzung technischer Anlagen unterstützt die Fernwärmebranche auf ihrem Weg in der Wärmewende. Die hier veröffentlichte „Orientierungshilfe zur Digitalisierung in der Fernwärmebranche“ soll Ihnen als Mitgliedsunternehmen dabei helfen, die Maßnahmen, die unter dem Begriff der „Digitalisierung“ zusammengefasst werden, strukturiert aufzuzeigen und Ihnen dabei helfen, für Ihr Unternehmen spezifische, anforderungsgerechte Lösungen einzuführen. Als Branchenverband möchten wir weiter auf dem Weg voranschreiten, aktuelle Themen mit Ihnen und für Sie zu bearbeiten.

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August 2019

Hinter dem Begriff der Digitalisierung verbergen sich eine Vielzahl von Technologien, Anwendungsfeldern und Einsatzmöglichkeiten, die es ermöglichen sollen zukünftige Energiesysteme intelligenter und effizienter zu gestalten. Was Digitalisierung für die gesamte Prozesskette des Wärme- und Kältesektors bedeuten kann, wurde in Form der hier vorgestellten "Digital Roadmap"(Version 2) aufbereitet.

Die Roadmap wurde von Vertretern der DHC+ Technology Platform und Beteiligten des Horizon 2020 Projektes "STORM" entwickelt und gliedert sich in die sechs Unterkapitel:

  1. Production level
  2. Distribution level
  3. Building level
  4. Consumption level
  5. Desing and Planning
  6. Sector Coupling and Interation of Multiple Sources

Zu jedem wird der Stand der Technik dargestellt, spezifische Barrieren der Digitalisierung identifiziert, Ziele und Ausblicke gegeben sowie Handlungsempfehlungen inklusive möglicher nächster Schritte und deren Prioritäten aufgeführt.

Weitere Information erhalten Sie unter www.euroheat.org.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) bezeichnet „Digitalisierung“ als einen der drei wesentlichen Trends in der Entwicklung des Energiesektors der kommenden Jahre [1]. Dies wird auch im, aktuell in der Konsolidierungsphase befindlichen, 7. Energieforschungsprogramm eine deutlich größere Rolle spielen als noch 2011 in der 6. Auflage [2]. Dass sich dies auch im Wärmesektor bemerkbar machen wird, verrät ein Blick auf die gegenwärtige Forschungslandschaft. Dort tummeln sich bereits heute zahlreiche Forschungsprojekte, die dem Themengebiet Digitalisierung zugeordnet werden können. Hier sind nicht nur ausschließlich Forschungseinrichtungen und Systemlieferanten anzutreffen, sondern auch zahlreiche kleine und große Versorgungunternehmen, die in diesem Feld aktiv sind.

Eine Vielzahl unterschiedlicher Technologien und Akteuren mit individuellen Zielen und Blickwinkeln, als auch das Fehlen einer klaren Abgrenzung des Begriffs „Digitalisierung", machen es nahezu unmöglich sich einen ganzheitlichen Überblick zu verschaffen. Allerdings wird deutlich, dass die Entwicklung und Vernetzung digitaler Technologien Einfluss auf die gesamte Prozesskette des Wärmesystems, von der Erzeugung, über Speicher und Verteilung, bis hin zum Verbraucher und der anschließenden Abrechnung, nehmen können. Ermöglicht werden soll dies unter anderem durch die digitale Vernetzung der Erzeugerstrukturen, den Verteilnetzen und den Verbrauchern, die dann mittels Echtzeit-Datenerfassung und Echtzeit‑Datenaustausch untereinander "kommunizieren". So groß die Potentiale der Digitalisierung sein können, so groß sind auch die Herausforderungen. Neben technischen Fragestellungen müssen hier auch Anforderungen an den Datenschutz, im Besonderen der Besitz und die Verarbeitung von personenbezogene Daten oder hinsichtlich Ausfall- und Systemsicherheit, erfüllt werden. Weiterhin werden neue Geschäftsmodelle entstehen (müssen) und rechtliche Rahmenbedingungen geschaffen werden. Nicht zuletzt deshalb befasst sich auch der AGFW an verschiedensten Stellen mit dem Themengebiet der „Digitalisierung“.

Der Bereich Forschung und Entwicklung, als Mitglied der beim europäische Dachverband Euroheat&Power angesiedelten Technologie Plattform DHC+ beteiligt sich,  beispielsweise an der Workingroup on Digitalisation  und steht dabei im Austausch mit nationalen und internationalen Experten. Mit der Digital Roadmap for District Heating & Cooling versucht man hier die Frage zu beantworten, welche Bedeutung die Digitalisierung für den Wärme- und Kältesektor haben kann.


[1]  https://www.bmwi.de

[2]  http://energietechnik-bb.de


F&E Aktivitäten im Bereich Digitalisierung

Im Rahmen des IEA-Task-Shared-Annex 4 (TS 4) wird aktuell ein Projekt konzipiert, dass die Möglichkeiten der Integration digitaler Prozesse in Fernwärme- und Fernkältesystemen zu fördern und die Rolle der Digitalisierung für verschiedene Tätigkeitsbereiche innerhalb des Betriebs und der Wartung analysiert. Darüber hinaus soll die Implementierung dieser Technologien demonstriert werden. Es wird davon ausgegangen, dass digitale Technologien das gesamte Energiesystem intelligenter, effizienter und zuverlässiger machen und dadurch die weitere Integration von erneuerbaren Energien in das System gesteigert wird. Zukünftig könnten digitale Anwendungen für leitungsgebundene Energieversorgungssysteme es ermöglichen, deren Anlagen- und Netzbetrieb umfassend zu optimieren und gleichzeitig dem Endverbraucher einen verbesserten Informationsstand zu seinen Energiebedarf zu ermöglichen. Allerdings müssen dabei Herausforderungen wie Datensicherheit und Datenschutz sowie Fragen des Dateneigentums angegangen werden.

Der TS4 verfolgt einen aufgabenbasierten Ansatz, jeder Projektpartner bearbeitet individuelle Fragestellungen und organisiert die Finanzierung seines Forschungsprojektes individuell. Durch diese in der Regel nationalen Finanzierungen wird der Austausch von Projektergebnissen aus verschiedenen Forschungsprorammen ermöglicht. Der Annex TS4 bietet einen Rahmen für den die Weiterentwicklung von Forschungsergebnissen aus internationalen Initiativen und nationalen Forschungsprojekten und ermöglicht die Sammlung und Präsentation von aktuellem Wissen zur Digitalisierung von Fernwärme- und Fernkältesystemen. Der AGFW begleitet und unterstützt diese Aktivitäten des TS 4, bringt aktuelle Erkenntnisse aus zahlreichen nationalen Digitalisierungsprojekten ein und informiert die Branche über die aktuellen Entwicklungen der internationalen TS 4 Projekte.

Weitere Informationen zum Projekt finden Sie hier.

Weitere Informationen zum Projekt finden Sie hier.

Eine genaue Lastprognose ermöglicht Wärmeversorgern eine besonders wirtschaftliche und umweltfreundliche Anlageneinsatzplanung ihrer Kraftwerke,  Energiespeicher und Power-to-X-Anlagen. Beispiele für Vorteile durch verbesserte Lastprognosen sind die Vermeidung des Einsatzes von fossil gefeuerten Spitzenlastkesseln und die Möglichkeit der verstärkten Integration erneuerbarer Energien in Fernwärmenetze. Das Forschungsprojekt „DeepDHC“, das durch den AGFW begleitet wird, untersucht den Einsatz maschineller Lernverfahren zur Erstellung hochgenauer Wärmelastprognosen. Durch die Verwendung realer Betriebsdaten, die durch die beteiligten Fernwärmeversorger Fernwärme Ulm GmbH und ZAK Energie GmbH bereitgestellt werden, können die Verfahren praxisnah entwickelt und validiert werden.

 

Weitere Informationen zum Projekt „deepDHC“ finden Sie unter www.deepDHC.de.

Im ursprünglichen Sinn bezeichnet Digitalisierung die Umwandlung analoger Signale in digitale Daten [3]. Die Erfassung, Aufbereitung und Auswertung von Daten ist auch im, vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten, Verbundforschungsvorhaben „Wärmenetze im energetischen Monitoring“ ein zentrales Element. Ziel ist mit möglichst minimalem Aufwand, maximale Erkenntnisse über den aktuellen Zustand des Wärmenetzes zu erlangen. Auch hier spielt die automatisierte Erfassung, Übermittlung, Aufbereitung und Analyse von digitalisierten Messwerten eine entscheidende Rolle.  Wärmenetze im energetischen Monitoring


[3]https://brockhaus.de

Die verstärkte Integration fluktuierender erneuerbarer Energien erfordert hochflexible thermische Kraftwerke zur Netzstabilisierung und bedarfsgerechten Abdeckung der verbleibenden Netzlasten. Im Projekt KWK-Flex beabsichtigt die Hochschule Kempten mit zwei assoziierten gewerblichen Partnern, den Fernwärmeversorgern und Stadtwerken Fernwärme Ulm GmbH (FUG) und ZAK Energie GmbH (ZAK), die Entwicklung innovativer technischer und wirtschaftlicher Flexibilisierungskonzepte für klimafreundliche Kraft-Wärme-Kopplungs-(KWK)-Anlagen. Der technische Fokus liegt dabei auf der optimierten Einbindung thermischer Energiespeicher sowie innovativer 'Power-to-Heat'-Technologien wie Großwärmepumpen oder Direkterhitzern. AGFW begleitet das Forschungsvorhaben und informiert regelmäßig in diversen Fachgremien über die aktuellen Entwicklungen.

Nähere Informationen und aktuelle Veröffentlichungen, beispielsweise zum Thema Deep Learning zur Lastprognose finden Sie hier.  

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