Cookies 🍪

Diese Website verwendet Cookies, die Ihre Zustimmung brauchen. Details finden Sie in unserer Datenschutzerklärung

Zum Inhalt springen

Intelligentes Lastmanagement im Wärmenetz „SC Freiburg“

15% mehr Abwärmenutzung mit mondas® Monitoring


Im Freiburger Industriegebiet Nord hat die badenovaWÄRMEPLUS GmbH ein Wärmenetz errichtet, das mit industrieller Abwärme der Firma Cedia Produktions GmbH gespeist wird. Die Energie steht zwar 24/7 zur Verfügung, ist jedoch aus produktionstechnischen Gründen strikt auf 6 MW Leistung begrenzt. Aufgabe war es, über ein entsprechendes Lastmanagement möglichst viele Abnehmer im Netz mit möglichst viel Abwärme zu versorgen und dabei stets die Maximallast von 6 MW einzuhalten.

Nahwärmenetz mit industrieller Abwärme aus dem Industriepark der Firma Cerdia Produktions GmbH (rechts oben)

Das Nahwärmenetz

Im Zentrum des Wärmenetzes steht die Cerdia Produktions GmbH im Industriegebiet Freiburg-Nord. Das Chemieunternehmen stellt Celluloseacetat-Flakes und -Tow her und verfügt über ein produktionsbedingtes Abwärmepotenzial von 6 MW, das ganzjährig und rund um die Uhr zur Verfügung steht.

Bislang kühlte Cerdia ihre Produktionsprozesse mit Brunnenwasser, das anschließend rückgekühlt und in einen Bach eingeleitet wurde. Nun aber errichtete die badenovaWÄRMEPLUS GmbH auf dem Cerdia-Gelände eine Wärmeabgabestation sowie ein Nahwärmenetz, mit dem Ziel, möglichst viele Verbraucher anzuschließen und mit Abwärme (48°C) zu versorgen.

Größte Wärmeabnehmer im Wärmenetz sind das neue Fußball-Stadion des Bundesligisten SC Freiburg sowie die Neue Messe Freiburg. Darüber hinaus sind ein Verwaltungsgebäude der Freiburger Wirtschaft und Touristik FWTM, ein Bankgebäude, ein Fraunhofer-Forschungsinstitut sowie ein Autohaus an das Abwärmenetz angeschlossen.

Zusammen genommen würde sich eine Spitzenlast aller Wärmeabnehmer von 8,5 MW ergeben, das sind 2,5 MW über der maximal zur Verfügung stehenden Abwärmeleistung. Hier kommt das Intelligente Lastmanagement ins Spiel.

Ein Fußballstadion als Wärmeabnehmer

Das neue Stadion des Fußball-Bundesligisten SC Freiburg (Foto: Klaus Polkowski)

Der größte Wärmeabnehmer im Nahwärmenetz ist das im Oktober 2021 eröffnete Fußballstadion des Bundesligisten SC Freiburg.

Dort wird die Wärme vor allem für die Rasenheizung, aber auch für die Raumheizung der Kabinen und Verwaltungsräume sowie zur Warmwasserbereitung benötigt.

Mit der Rasenheizung wird das Spielfeld im Winter schnee- und eisfrei gehalten. Aber auch in den Übergangsmonaten sowie in der Wachstums- und Pflegezeit braucht es die zusätzliche Heizung, um die für eine Profi-Rasenqualität erforderlichen Mindesttemperaturen im Erdreich sicherzustellen.

Messehallen Freiburg

Die vier Messehallen der Neuen Messe sind ebenfalls an das Wärmenetz angeschlossen. (Foto: triolog)

Zweitgrößter Wärmeabnehmer im Netz ist sind die Veranstaltungshallen der Messe Freiburg. Hier finden Verbraucher- und Fachmessen, aber auch Großveranstaltungen wie Konzerte und Fernsehaufzeichnungen statt. Mehr als eine halbe Million Besucher bei rund 35 Veranstaltungen jährlich machen die Messe zu einer der bedeutendsten Marktplätze der Region.

Der Anschluss an das Abwärmenetz ist für die Betreiberin – die FWTM Freiburger Wirtschaft, Touristik und Messen GmbH & Co. KG – nur eines von vielen Klimaschutzprojekten, mit dem sie ihre Vorbildfunktion im Klimaschutz wahrnimmt. Beispielsweise ist auf dem großen Flachdach seit 2006 eine 650 kWp Photovoltaikanlage installiert, die Messehallen und Konferenzräume mit umweltfreundlichen Solarstrom versorgt.

So arbeitet das Intelligente Lastmanagement

Fasst man alle Wärmeabnehmer im Nahwärmenetz zusammen, ergibt sich unter dem Strich eine Spitzenlast aller Wärmeabnehmer von 8,5 MW, das 2,5 MW über der maximal zur Verfügung stehenden Abwärmeleistung.

In diesem Fall steht zwar als Notreserve noch die Abwärme des Dampfkondensats von Cerdia und ein Bestandskessel der Messe zur Verfügung.

Mittels Lastmanagement soll jedoch sichergestellt werden, dass diese Reserven möglichst unangetastet bleiben, auch um Mehrkosten für die Abnehmer zu vermeiden.

In die Berechnung des Lastmanagements fließen zahlreiche Optimierungsparameter ein.

Auf der Basis von Wettervorhersagen, Veranstaltungskalender und Nutzungsplänen prognostiziert die mondas® nun die Wärmelast der einzelnen Abnehmer. Es ist also schon frühzeitig bekannt, wo, wann und wieviel Wärmeleistung abgefragt wird.

Droht eine Überschreitung der besagten 6 MW-Grenze, leitet die Steuerung eine Lastverschiebung in die Wege. Hierbei fließen aktuelle Messdaten der Wärme-Übergabestationen und Heizkreisen wie Wärmeleistung, Wärmemenge, Betriebstemperaturen, Drücke und Betriebsrückmeldungen von Umwälzpumpen in die Kalkulation ein.

Auf dieser Basis entstehen Leistungsprognosen für jeden einzelnen Wärmeabnehmer. Gleichzeitig wird geprüft, ob die Gesamtwärmeleistung im Netz in den nächsten Tagen 6 MW voraussichtlich überschreitet.

Ist dies der Fall, werden ausgewählte Wärmeabnehmer vorab mit zusätzlicher Energie für die Bauteilaktivierung beliefert. Die Datenplattform sendet dann zunächst über ihre Lastmanagement-Controller einen „Vorschlag“ zur temporären Erhöhung der Solltemperaturen für einen kurzen Zeitraum. Hierdurch kann die thermische Trägheit als temporärer Wärmespeicher genutzt werden, wie zum Beispiel die Bauteilmassen der Messehallen oder eben die Erdschichten der Rasenheizung.

Das klimaneutrale Stadion des Bundesligisten SC Freiburg - noch vor der Installation der Photovoltaikanlage (Foto: Wallny, FWTM)

Die Betriebssouveränität bleibt beim Kunden.

Eine Regelung und Steuerung „von außen“ kann für manchen Wärmeabnehmer schnell “übergriffig” wirken. Daher wurde hier von Anbeginn darauf strikt geachtet, dass die mondas® Datenplattform eben nicht direkt in die Heizkreisregelung eingreift, sondern die jeweilige Kunden-Gebäudeautomation entscheidet, ob sie den Lastmanagement-Steuerungswunsch annehmen möchte oder nicht. Lehnt diese aus welchen Gründen auch immer ab, fragt die Plattform den nächsten geeigneten Abnehmer im Wärmenetz für die gewünschte Spitzenlastverlagerung nach.

Wird der Steuerungswunsch angenommen und ausgeführt, meldet die Gebäudeautomation der Plattform anschließend Vollzug und schaltet wieder auf den „Normal-Modus“.

Fazit

Wie das Intelligente Lastmanagement im Wärmenetz „SC Freiburg“ zeigt, ist es mit Hilfe der Digitalisierung möglich, Energieeinspar-Potenziale – in diesem Fall Abwärmepotenziale – umfassender zu nutzen, als es bislang möglich war:

  • Erste Berechnungen ergeben, dass sich mit dem Intelligenten Lastmanagement 15% mehr Abwärme nutzen lässt als dies ohne Lastmanagement der Fall wäre.

  • Die geforderte Einhaltung der Spitzenlastgrenze und Versorgungssicherheit der angeschlossenen Wärmeverbraucher wird jederzeit erreicht.

  • Aufgrund der Abwärmenutzung und die zweitgrößte Solarstromanlage auf einem Stadion-Dach darf sich das SC-Stadion als „klimaneutrales Stadion“ bezeichnen.

Das Abwärmenetz mit Lastmanagement wurden im Herbst 2021 in Betrieb genommen. Künftige Betriebserfahrungen werden kontinuierlich in die Algorithmen der IoT-Plattform inkludiert und „gelernt“. Das System wird also im Betrieb zunehmend „intelligenter“.

Für das Projekt erhielten Mondas GmbH und badenovaWÄRMEPLUS gemeinsam den Energy Efficiency Award 2021 der Deutschen Energieagentur dena.

Online-Demo

Reservieren Sie Ihre persönliche Websession.
Wir freuen uns auf Sie!
Jetzt buchen