Vatajankoski optimiert sein Fernwärmesystem mit Echtzeitdaten des Digitalen Zwillings von Gradyent 

Das innovative finnische Energieunternehmen Vatajankoski hat sich mit Gradyent zusammengetan, um sein Fernwärmesystem zu optimieren und Wärmeverluste, Energiekosten und CO₂-Emissionen zu verringern. Der Digitale Zwilling von Gradyent bietet in Echtzeit einen umfassenden Überblick über das Verhalten des gesamten Fernwärmesystems. Auf dieser Grundlage können Potenziale sofort erkannt und die Vorlauftemperaturen sowie das Erzeugerportfolio optimiert werden. Vatajankoski setzt zudem das Modul „Verbrauchersteuerung“ von Gradyent ein, um das Abnahmeverhalten zu überwachen und verschiedene Szenarien zu simulieren. So werden CAPEX-Risiken gesenkt. 

Herausforderung 

Vatajankoski ist ein finnisches Unternehmen für neue Energien, das in den Städten Kankaanpää und Niinisalo rund 1.200 Kunden mit Wärme versorgt und jährlich etwa 80 GWh Wärmeenergie liefert. Das Unternehmen hat sich ehrgeizige Nachhaltigkeitsziele gesetzt und möchte vor allem seine CO₂-Emissionen verringern. 

Um Wärmeverluste, Energiekosten und CO₂-Emissionen zugleich zu senken, benötigte Vatajankoski eine Lösung, die einen Echtzeit-Überblick über das Fernwärmesystem bietet und ein Niveau an operativer Exzellenz ermöglicht, das weit über die Leistung herkömmlicher Software-Tools hinausgeht. 

Lösung 

Vatajankoski hat sich für eine Partnerschaft mit Gradyent entschieden und ein Projekt gestartet, bei dem mithilfe des Digitalen Zwillings Wärmeverluste durch eine Optimierung der Vorlauftemperaturen verringert werden. Gleichzeitig geht es darum, durch eine optimierte Erzeugereinsatzplanung die operative Effizienz zu steigern. 

Vatajankoski will die Expertise von Gradyent und den Digitalen Zwilling nutzen, um gestützt auf neue Erkenntnisse in mehr als zehn Designstudien verschiedene Investitionsvorhaben auszuloten und die damit verbundenen Risiken zu mindern. 

Ergebnisse 

Netzwerkoptimierung durch Echtzeitdaten 

Mit dem Digitalen Zwilling von Gradyent gewinnen die Betreiber in Echtzeit einen vollständigen Überblick über das Verhalten des Fernwärmesystems. Probleme aufgrund von Druck- und Temperaturunterschieden an verschiedenen Stellen des Fernwärmesystems werden sofort erkannt. 

Doch der Digitale Zwilling liefert nicht nur Echtzeitdaten. Er ermöglicht auch einen optimierten Betrieb des Fernwärmesystems, indem er einen 24-Stunden-Plan für Vorlauftemperaturen und Durchfluss-Sollwerte berechnet. 

Der Betriebsplan wird alle 15 Minuten aktualisiert, um zu gewährleisten, dass bei der Optimierung auch Änderungen des prognostizierten Wärmebedarfs, der Brennstoffkosten und des Strompreises berücksichtigt werden. Dabei wird jederzeit sichergestellt, dass jeder Kunde die vertraglich vereinbarten Temperaturen erhält und alle Beschränkungen aufseiten der Erzeuger beachtet werden. 

Überwachung und Verbesserung des Abnahmeverhaltens 

Bei Vatajankoski weiß man, dass bei einer umfassenden Systemoptimierung auch das Abnahmeverhalten der Kunden berücksichtigt werden muss. Mit dem Nutzermodul von Gradyent kann das Unternehmen das Abnahmeverhalten überwachen und die Kunden entsprechend ihrer Auswirkungen auf das System einstufen. Auf diese Weise lassen sich die Abnehmer effektiv nach Verbesserungsbedarf priorisieren. 

Effiziente Designstudien und Analysen 

Die oben genannten Funktionen tragen alle wesentlich zur Verbesserung des derzeitigen Fernwärmesystems bei. Aber wie sieht es mit der Simulation anderer Szenarien aus, wenn beispielsweise neue Abnehmer angeschlossen werden, das Fernwärmenetz erweitert werden soll, neue Erzeuger hinzukommen, zusätzliche Pumpstationen errichtet werden oder andere Veränderungen im System erfolgen? 

Gerade für diese Konstellationen nutzt Vatajankoski den Digitalen Zwilling zur Analyse zahlreicher Szenarien, sei es eine neue Rohrleitung für zusätzliche Nutzer, die Aufnahme von Elektro-Heizkesseln in das Erzeugerportfolio oder die Nutzung der Abwärme eines geplanten Rechenzentrums. Durch die Auswertung verschiedener Szenarien mit dem Digitalen Zwilling gewann Vatajankoski wertvolle Erkenntnisse darüber, wie sich die geplanten Änderungen auf das Verhalten, die Wirtschaftlichkeit und den Betrieb des Fernwärmesystems auswirken würden. 

Die Auswirkungen von Erweiterungen des Fernwärmesystems vorhersehen 

Eines der Szenarien sah eine Erweiterung des Fernwärmesystems um 6 Kilometer vor, um neue Kunden nördlich von Kankaanpää anzuschließen. Gradyent konnte Vatajankoski dabei helfen, die Auswirkungen auf das Gesamtsystem zu analysieren und die neue Rohrleitung richtig zu dimensionieren. 

Vatajankoski ging es vor allem um die Frage, ob die Erweiterung zu Engpässen führen würde. Die Simulation der Drücke, Durchflüsse und Temperaturen im gesamten Fernwärmesystem durch den Digitalen Zwilling ergab, dass die Erweiterung keine Engpässe nach sich ziehen würde. 

Nutzung von Abwärme und Einführung von E-Kesseln 

Darüber hinaus wollte Vatajankoski die wirtschaftlichen und operativen Auswirkungen prüfen, die sich aus der Nutzung von Abwärme aus einem Rechenzentrum und der Einführung von Elektroheizkesseln ergeben würden. Mithilfe des Digitalen Zwillings von Gradyent konnten die wirtschaftlichen Auswirkungen unterschiedlicher Strategien für den Erzeugereinsatz in kürzester Zeit analysiert werden. Dabei ergab sich, dass die neuen Erzeuger zu einer Senkung der Betriebskosten um 43 Prozent führen konnten. 

Der Schlüssel zu diesen Einsparungen liegt darin, die Elektrokessel nur dann zu betreiben, wenn die Strompreise niedrig sind, und bei hohen Strompreisen die KWK-Anlage (Kraft-Wärme-Kopplung) zu bevorzugen.