Forschungsprojekt zu intelligenten Nahwärmesystemen an der HSD gestartet

Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Mario Adam am Zentrum für Innovative
Energiesysteme (ZIES) an der Hochschule Düsseldorf (HSD) startet gemeinsam
mit den Stadtwerken Kempen das Forschungsprojekt „BestHeatNet“. Ein
Modellprojekt zu intelligenter und effizienter Nahwärmeversorgung im
Neubauquartier „Auf dem Zanger“ in Kempen am Niederrhein. Das Projekt wird
mit rund 1,2 Millionen € vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
(BmWi) im Rahmen des Energieforschungsprogramms 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. Genau diese Flexibilität werden die
Wissenschaftler um Prof. 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 5 Jahre zum Reallabor. Solarthermie, PowerToHeat 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 Erneuerbaren Energien Anteil aus lokaler Produktion soll rund 30%
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 z.B. die KWK-Anlage und dessen 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 Prof. Adam. „Die Regelung
ist selbstlernend und erkennt z.B. Zeiten hohen und niedrigen
Wärmeverbrauchs und sich änderndes Nutzerverhalten. Es 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.