Kooperationsprojekt: Wärmenetz-Navigator –
Software zur umfassenden Optimierung des Betriebs von Wärmenetzen auf Stadt- und Quartiersebene (WN-Navi)
Motivation
Die Einbindung von Solarthermie in zentrale Wärmeversorgungssysteme (Nahwärme oder Fernwärme) stellt einen erfolgversprechenden Ansatz zur Nutzung der erneuerbaren Energiequelle Sonne dar.
Beispielsweise wurde in Chemnitz in den vergangenen Jahren ein Niedertemperatur-Fernwärmesystem im Quartier Brühl errichtet (Inselsystem im großen Fernwärmenetz), in das seit 2016 eine 2.100 m² große Solarthermieanlage eingebunden ist.
Die einzelnen Komponenten in einem derartigen System (u.a. Solarfeld, Kurzzeitwärmespeicher, KWK-Erzeuger, Wärmenetz) bilden mit ihren gegenseitigen Einflüssen ein komplexes Spannungsfeld, in dem ein optimaler Betrieb nicht ohne weiteres zu erreichen ist. Netzbetreiber sind deshalb auf komplexe Softwarelösungen angewiesen.

Ziel des Kooperationsprojekts
In diesem Projekt wurde der Wärmenetz-Navigator vorentwickelt. Der Wärmenetznavigator ist eine Systemlösung aus Software- und Hardwarekomponenten, Schnittstellen sowie Dienstleistungen zur ganzheitlichen Betriebsoptimierung von Quartier-Wärmeversorgungssystemen.
Berücksichtigt werden beispielsweise Netzstrukturen, KWK-Erzeuger, große Solarthermieanlagen und Kurzzeit-Wärmespeicher.
Die komplexe Systemlösung ermöglicht den Betreibern, trotz schwieriger Rahmenbedingungen (Einbindung fluktuierender erneuerbarer Energiequellen, schwankende Strompreise etc.) und komplexer technischer Anforderungen einen versorgungssicheren, ökologischen und wirtschaftlich optimalen Betrieb zu erreichen.
Förderung



FKZ: ZF4147602ST6
FKZ: ZF4389101ST7
Teilprojekt Prognosen und Optimierungsverfahren
Teilprojekt Wärmetechnische Forschung und Entwicklung
Assoziierter Partner
Projektablauf
und -inhalte
Das Projekt war in drei Entwicklungsstufen gegliedert:
  1. Grundlegende Entwicklungen: In der ersten Stufe werden unter anderem Simulations- und Prognosemodelle entwickelt und zur Anwendung im Wärmenetz-Navigator abstrahiert.
  2. Labortests: Der Wärmenetz-Navigator wird zunächst in einer Hardware-in-the-Loop-Umgebung (HiL) getestet.
  3. Test im Realbetrieb: Mit Unterstützung des Netzbetreibers inetz erfolgt der Praxistest des Wärmenetz-Navigators im solaren Fernwärmesystem Brühl Chemnitz.
Projektlaufzeit: 01.03.2017 – 31.12.2019
Links & Literatur
Ergebnisse und Veröffentlichungen

Die Ergebnisse wurden mit dem Fortschritt des Projektes veröffentlicht.

Bei Bedarf wenden Sie sich bitte per E-Mail an die Autoren.

Oppelt, T.; Urbaneck, T.; Platzer, B.; Otto, S.; Heinrich, I.; Schmidt, A.; Göschel T.; Uhlig, U.: Wärmenetz-Navigator optimiert den Betrieb von Wärmenetzen. EuroHeat&Power, VWEW Energieverlag 47. Jg. (2018) Heft 6 S. 42-45. – ISSN 0949-166X

Oppelt, T.; Urbaneck, T.; Otto, S.; Heinrich, I.; Schmidt, A.; Göschel, T.; Uhlig, U.; Frey, H.: Development of a software system for optimal operation of heating networks with central solar plant. In: EuroSun 2018: 12th International Conference on Solar Energy and Buildings. Rapperswil (Schweiz), 2018. – ISBN 978-3 -9820408-0-6 DOI: 10.18086/eurosun2018.05.05

Frotscher, O.; Oppelt, T.; Urbaneck, T.; Otto, S.; Heinrich, I.; Schmidt, A.; Göschel, T.; Uhlig, U.; Frey, H.: Software-in-the-Loop-Simulation of a District Heating System as Test Environment for a Sophisticated Operating Software. Proceedings of 9th International Conference on Simulation and Modeling Methodologies, Technologies and Applications, SCITEPRESS (2019) S. 223-230. - ISSN 2184-2841 - ISBN 978-989-758-281-0

Frotscher, O.; Oppelt, T.; Urbaneck, T.; Otto, S.; Heinrich, I.; Schmidt, A.; Göschel, T.; Uhlig, U.; Frey, H.: Software zur Betriebsoptimierung von Wärmeversorgungssystemen. 26. Symposium Nutzung regenerativer Energiequellen und Wasserstoftechnik; Luschtinetz, T.; Lehmann, J. (Hrsg.). Stralsund, 2019, Tagungsband S. 44-56. ISBN 978-3-9817740-4-7

Frotscher, O.; Oppelt, T.; Urbaneck, T.; Otto, S.; Heinrich, I.;  Schmidt, A.; Göschel, T.; Uhlig, U.: Heating Network Navigator - Software Solution for Optimal Operation of Complex DH Systems. EuroHeat&Power, English Edition, VDE Verlag (2020) Heft 1 S. 32-36. – ISSN 1613-0200-22698

Frotscher, O.; Ambrosie, D.; Urbaneck, T.; Göschel, T.; Uhlig, U.; Frey, H.: Detektion schleichender Effekte in solarthermischen Anlagen. EuroHeat&Power, VWEW Energieverlag 49. Jg. (2020) Heft 09 S. 20-25. – ISSN 0949-166X
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