Modellierung und Prognose für effiziente Wärmenetze

Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und Fernwärmenetze richtig zu steuern, ist eine komplexe Aufgabe. Die Regelung dazu muss nicht nur immer den aktuellen Wärmebedarf im Blick haben, sondern auch den Strombedarf der Kunden, die Wind- und Solar-Einspeisungen sowie die Belegung von Speichern. Die Stadtwerke-Kooperation Trianel mit Sitz in Aachen löst die Steuerungsaufgabe mit System und Kompetenz.

Mit dem anstehenden Kohleausstieg in Deutschland steht die Energieversorgung vor neuen Herausforderungen. Nicht nur die Stromerzeugung, sondern auch die Wärmeversorgung soll deutlich ökologischer werden – auch in Aachen. Derzeit wird ein großer Teil der Wärme für Aachen durch Auskopplung von Abwärme aus einem umliegenden Kraftwerk gewonnen.

Die STAWAG, Stadtwerke Aachen Aktiengesellschaft, hat sich als zukunftsorientiertes und innovatives Unternehmen zum Ziel gesetzt, die Wärmeversorgung in Aachen zunehmend klimafreundlicher zu gestalten. Hierfür hat sie als einen strategischen Meilenstein Ende 2018 das größte Blockheizkraftwerk in Aachen am Campus Melaten der Technischen Hochschule (RWTH) in Betrieb genommen. Hieraus werden sowohl die Aachener Bürger als auch die RWTH mit Wärme versorgt.

Die Ermittlung der wirtschaftlich optimalen Fahrweise dieser hochmodernen Anlage mit 10 Megawatt elektrischer und 10 Megawatt thermischer Leistung ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Dabei sind neben einer möglichst genauen Vorhersage des Fernwärmebedarfs eine Vielzahl weiterer Faktoren zu berücksichtigen. Insbesondere dem Zusammenspiel mit den anderen Erzeugungseinheiten, Wärmespeichern und diversen Lieferbeziehungen im gesamten Fernwärmenetz (>100 Megawatt) kommt eine große Bedeutung zu.

„Zur Lösung dieser komplexen Aufgabe lag eine Kooperation mit Trianel für uns auf der Hand. Die Kollegen dort haben langjährige Erfahrung bei der Bewirtschaftung großer Erzeugungsanlagen und besitzen das nötige energiewirtschaftliche Know-how für die bestmögliche Gasbeschaffung und Stromvermarktung. Sie verfügen über die notwendigen Systeme, um komplexe Wärmenetze mit mehreren Erzeugern, Speichern und externen Lieferanten zu simulieren und eine wirtschaftlich optimale Fahrweise zu ermitteln“, so Frank Brösse, Bereichsleiter Wärme von der STAWAG.

Die Stadtwerke-Kooperation Trianel kann mit ihrer meteorologischen Expertise den zeitlichen Verlauf der Fernwärmelast prognostizieren und durch ihren direkten Marktzugang zu den Strom- und Gashandelsplätzen den Einsatz des BHKW in allen Wertschöpfungsstufen vom Termin- bis zum Intradaymarkt wirtschaftlich optimieren. „Fernwärmeprognosen ermöglichen nicht nur eine möglichst effiziente Auslastung der Anlagen und tragen zur Erhöhung von Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit der Wärmeversorgungssysteme bei, sondern sind auch die Basis, um den Umbau der Fernwärmeinfrastrukturen auf klimafreundliche Energien zu begleiten“, stellt Dr. Bernd Jürgens, Senior Portfoliomanager Assetoptimierung bei Trianel fest.

Das BHKW der STAWAG wird jährlich rund 40 Millionen Kilowattstunden Strom und 40 Millionen Kilowattstunden Wärme erzeugen. Der Wärmespeicher reicht aus, um zwei Stunden Volllastbetrieb aufzufangen. „Mit der Bewirtschaftung des BHKW Melaten können wir unsere Stärken in der Modellierung und Optimierung von Fernwärmesystemen, in der Gasbeschaffung, in der Fernwärmeprognose sowie in der Vermarktung von Strom an den Großhandelsmärkten ideal zusammenbringen und für die STAWAG wirtschaftlich nutzen“, so Jürgens.