Neubauquartier in Kempten dient als Reallabor

Forschungsprojekt untersucht intelligente Nahwärme

Die Flexibilität intelligenter Nahwärmenetze steht im Fokus des Forschungsprojekts "BestHeatNet", das die Arbeitsgruppe von Professor Mario Adam am Zentrum für Innovative Energiesysteme (ZIES) an der Hochschule Düsseldorf (HSD) gemeinsam mit den Stadtwerken Kempen im Neubauquartier "Auf dem Zanger" in Kempen am Niederrhein startet. Das Projekt wird mit rund 1,2 Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BmWi) gefördert.

Die Wärmeversorgung der Zukunft wird sich ebenso wie die Stromversorgung durch einen steigenden Anteil erneuerbarer Energien auszeichnen. Aufgrund der Fluktuation erneuerbarer Energien wegen wechselnder Wetterverhältnisse ist eine hohe Flexibilität gefragt. Diese Flexibilität wollen die Wissenschaftler um Professor Adam und die Stadtwerke Kempen im Forschungsprojekt BestHeatNet erproben.

Die Wärmeversorgung für das geplante Quartier "Auf dem Zanger" in Kempen mit rund 100 Wohneinheiten wird hierfür für fünf Jahre zum Reallabor. Solarthermie, Power-To-Heat mit Wärmepumpe und Elektroheizstab, Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage (KWK), ein Spitzenlastkessel und eine Photovoltaik-Anlage mit Batterie produzieren zukünftig benötigte Wärme und Strom aus unterschiedlichen Energiequellen. Der  Anteil erneuerbarer Energien aus lokaler Produktion soll rund 30 Prozent betragen und ließe sich durch Bezug von Biogas und Ökostrom weiter steigern.

Das Forschungsziel besteht in der Entwicklung eines intelligenten Optimierungs- und Regelungsverfahrens. Dieses schaltet, unter sich ständig ändernden Randbedingungen, zu jeder Zeit den passenden Wärmeerzeuger ein. Ändert sich das Wetter, der Strompreis oder der Wärmebedarf, muss das System geeignet reagieren. Dafür sind die Geräte untereinander vernetzt: Bei hohem Strompreis läuft beispielsweise die KWK-Anlage und deren Strom wird entweder ins Netz eingespeist oder zum Antrieb der Wärmepumpe verwendet. Bei niedrigen Strompreisen bezieht die Wärmepumpe Strom aus dem Netz und die KWK-Anlage steht still. Dies wirkt zudem stabilisierend auf das Stromnetz. "Der Clou ist die Nutzung neuronaler Netze, also künstlicher Intelligenz, in einem solchen System", erklärt Professor Adam. "Die Regelung ist selbstlernend und erkennt zum Beispiel Zeiten hohen und niedrigen Wärmeverbrauchs und sich änderndes Nutzerverhalten. Sie greift unter anderem auf Wetterprognosen zu und kann dadurch die solare Wärmeproduktion stundengenau voraussagen." So kann jederzeit die kosten- oder energieeffizienteste Betriebsstrategie gefahren werden.

Das intelligente Nahwärmenetz "Auf dem Zanger" ist Blaupause für bereits geplante, größere Wärmenetze in Kempen. Das Projekt BestHeatNet startet im Dezember 2018 und hat eine Laufzeit von fünf Jahren. Quelle: Hochschule Düsseldorf / sth

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