Digitalisierung der Fernwärme

Digitalisierung als Schlüssel für effizientere und ressourcenschonendere Fernwärmeversorgung

Wärmenetze sind ein zentraler Hebel für den Klimaschutz im Gebäudesektor. Um dort erneuerbare Energien und Abwärme effizient einbinden sowie die Wärmenetze optimal betreiben zu können, ist eine Digitalisierung der Infrastrukturen nötig.

Bislang ist die Fernwärme in Deutschland, wie in den meisten anderen Ländern Europas, überwiegend fossilen Ursprungs, im Zuge der Dekarbonisierung müssen jedoch Erdgas und Kohle als Wärmequellen durch erneuerbare Energien und nicht vermeidbare Abwärme ersetzt werden.

Um die Wärmeerzeugung entsprechend umzustellen, bedarf es einer effizienten und flexiblen Zusammenarbeit der Technologien. Für den Umbau der Systeme stehen nur begrenzte Personal-, Finanz- und Zeitressourcen zur Verfügung, die Digitalisierung erlaubt hier eine weitergehende Automatisierung der Prozesse und ermöglicht einen hoch-effizienten Betrieb der Anlagen.

Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz lassen sich standardisierte und optimierte Prozesse sowie ein technisch sehr viel ausgefeilter und optimierter Betrieb deutlich schneller umsetzen. So könnten die Fernwärmesysteme den zukünftigen Anforderungen an Flexibilität, der Einbindung erneuerbarer Energien und einem kosteneffizienten Betrieb gerecht werden.

Digitalisierung: Nachhaltige Lösungen für klimafreundliche Fernwärme

Die Klimaziele verlangen, den Anteil der Fernwärme an der Wärmeversorgung in Deutschland bis 2030 etwa zu verdoppeln. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen diese Netze künftig intelligent und hoch effizient betrieben werden.

Digitalisierung in der Fernwärmeversorgung ist der Schlüssel, um das Gesamtsystem der Fernwärme vom Erzeuger zum Endkunden noch effizienter und ressourcenschonender zu machen.

Gerade für ein zukünftiges und komplexer werdendes Energiesystem, in dem es auch im Wärmebereich gilt, dezentrale und fluktuierende erneuerbare Wärme aus unterschiedlichen Quellen in ein Versorgungsnetz zu integrieren, sind neue digital basierte Regelungen für einen sicheren und optimierten Betrieb des Systems essenziell.

Ausgewählte Forschungsprojekte und weitere Informationen

 

Presseinformation

Digitalisierung der Fernwärme: Neues Handbuch belegt technische Vorteile und Wirtschaftlichkeit

Das Fraunhofer IEE hat zusammen mit internationalen Forschungspartnern ein Handbuch erstellt, das aufzeigt, was bei der Digitalisierung bestehender und neue Fernwärmesysteme zu beachten ist.

 

Forschungsprojekt

DigiHeat

 

Digitalisiertes Wärmekraftwerk

  • Identifikation der Nutzungsmöglichkeiten von Kommunikationstechnologien in der Fernwärmewirtschaft
  • Weiterentwicklung des digitalen Wärmekraftwerks
  • Entwicklung von Prognose- und Optimierungsverfahren zur Effizienzsteigerung bei Fernwärmesystemen
  • Erprobung und Spiegelung der Digitalisierungsmaßnahmen mit beteiligten Unternehmen

Forschungsprojekt

IEA DHC Annex TS4

 

Digitalisierung in der Fernwärme-
versorgung

  • Bewertung der Integration von digitalen Prozessen

  • Stand von Wissenschaft und Technik von Digitalisierungsmaßnahmen

  • Chancen und Hemmnisse für die Digitalisierung von Prozessen, wie Geschäftsmodelle und gesetzlicher Rahmen

 

Forschungsprojekt

TRAINING

 

Digitalisierung zur Umsetzung
der Wärmewende

  • Bewertung der Potenziale für die Sektorenkopplung zwischen dem Strom- und Fernwärmesektor
  • Entwicklung eines auf maschinelles Lernen basierenden Managementsystems für Fernwärmesysteme
  • Entwicklung von Geschäftsmodellen zur Nutzung der thermischen Speicherpotenziale in Fernwärmesystemen und der Sektorenkopplung

 

Forschungsprojekt

Optinetz Bosbüll

 

Versorgungskonzept in Bosbüll

  • Entwicklung und Implementierung optimierter Betriebsstrategien für sektorenübergreifende Versorgungssysteme
  • Erstellung eines thermohydraulischen Simulationsmodells
  • Erstellung einer lernfähigen, vorausschauenden und auf Prognosen basierten Software zur optimierten Betriebsführung von sektorengekoppelten Systemen
  • Entwicklung von digitalen Kommunikationskonzepten zwischen Konsumenten und Betreiber eines Wärmenetzes

Forschungsprojekt

SmartHeat

 

Digitalisierung von Wärmeversorgungsstrukturen in einem virtuellen Wärmekraftwerk

  • Bestimmung des Flexibilitätspotenzials inklusive Wirtschaftlichkeitsanalysen 
  • Erfassung von Flexibilitätsmöglichkeiten und Betriebsoptimierungen 
  • Systemische Integration der bidirektionalen Datenverbindung 
  • Demonstration der Funktionalität und der Integration der Flexibilitätsoptionen
  • Erarbeitung von neuen Versorger-Kunden-Beziehungen

Forschungsprojekt

IEA DHC Annex TS9

Digitalisierung von Fernwärme- und Fernkältesystemen

  • Sensibilisierung für die Vorteile der Integration von Daten und Signalen aus verschiedenen Bereichen des Wärmenetzbetriebs
  • Sammlung von Lösungen für Interoperabilität und Standardisierung der Datenkommunikation
  • Bewertung nicht-technischer Hindernisse und fördernder Faktoren für Digitalisierungsprozesse in Fernwärme- und Fernkältesystemen
  • Bereitstellung eines aktualisierten Überblicks über den Stand der Technik der Digitalisierung von Fernwärmesystemen

Forschungsprojekt

ML4FW

 

Machine Learing in der Fernwärme

  • Mit Hilfe von Maschinellem Lernen wird der Betrieb eines Fernwärmesystems durch Optimierung der Betriebsparameter in Hausübergabestationen (HAST) verbessert.
  • Eine entwickelte ML-Ops-Pipeline erfasst in Echtzeit Messdaten aus den Regelsystemen der Gebäude.
  • Mit diesen Daten berechnet ein Optimierungs-Framework automatisch die besten Regelparameter für die HAST.
  • Eine integrierte Anomalieerkennung überwacht das System und passt das Modell bei Bedarf an.

Video "Digitalisierung der Fernwärme" | Zusammenfassung der Ergebnisse aus IEA DHC Annex TS4

Digitalisation of District Heating: Summary of findings from IEA DHC Annex TS4

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