EinsatzplanungMit kurzem Anlauf flexibel fahren

Eine KI-gestützte Einsatzplanung sorgt im Heizkraftwerk der Stadtwerke Frankfurt (Oder) für einen optimalen wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen.
(Bildquelle: Stadtwerke Frankfurt (Oder))
Die Stadtwerke Frankfurt (Oder) versorgen die Stadt seit drei Jahrzehnten zuverlässig mit Strom, Fernwärme und Erdgas und leisten so einen wichtigen Beitrag zur Daseinsvorsorge. Seit 2015 wurden weitreichende technische und energiepolitische Entscheidungen getroffen, die dazu beitragen, Frankfurt (Oder) spätestens im Jahr 2045 klimaneutral zu beliefern.
Die Modernisierung des Heizkraftwerks Frankfurt (Oder) sichert in den kommenden Jahrzehnten die umweltfreundliche und wirtschaftliche Wärme- und Stromversorgung der Stadt. Planungsprämissen des Vorhabens sind die Reduzierung des CO2-Ausstoßes, die Flexibilisierung der Stromerzeugung und die zukunftsfähige sowie bedarfsgerechte Bereitstellung von Wärme. Technologisch erreicht wird das über das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zur maximalen Ausnutzung der eingesetzten Energieträger.
Zusätzlich trägt ein Wärmespeicher zur Maximierung des KWK-Anteils an der Wärmenutzung bei. Der drucklose Wärmespeicher mit einem Volumen von 10.000 Kubikmetern kann die im Fernwärmenetz von Frankfurt (Oder) benötigte Wärme für einen Zeitraum von drei bis vier Tagen aufnehmen. Das ermöglicht einen flexiblen Betrieb der Anlage, um auf Entwicklungen an den Strommärkten schnell reagieren zu können. Aber auch, um den steigenden Anforderungen einer dezentraler werdenden Energiewelt gerecht zu werden. Fast 20.000 Haushalte und zahlreiche gewerbliche Kunden beziehen über das 102 Kilometer lange Frankfurter Trassennetz Fernwärme. Insgesamt investieren die Stadtwerke Frankfurt (Oder) fast 60 Millionen Euro in dieses Projekt.
Optimierter Betrieb
Im Rahmen des Forschungsprojekts WindNODE wurde von 2017 bis 2020 eine innovative Lösung für die Einsatzplanung des Kraftwerks entwickelt. Der Betrieb der Erzeugungsanlagen und der Verteilnetze für Strom und Fernwärme erfolgte zu Projektbeginn mit einem hohen manuellen und administrativen Aufwand. Mit einem effektiven und flexiblen Betrieb des Heizkraftwerks, des Heizwerks sowie des Blockheizkraftwerks Süd und unter Einbeziehung der polnischen Partner bei der gegenseitigen Belieferung mit Wärme wollen die Stadtwerke einen optimalen wirtschaftlichen Einsatz und Betrieb der Anlagen erreichen und gleichzeitig steuerbare Lasten der KWK-Anlagen zur Verfügung stellen.
Alle Erzeugerstätten, die Verteilnetze und die Speicher, sowie die Liefer- und Bezugsverträge wurden daher mit einer neu entwickelten Software-Lösung miteinander verknüpft und werden über diese gesteuert. So werden eine optimale Fahrweise der Anlagen, ein flexibles Last-Management und die Einsparung von Brennstoff sowie die Minimierung des Kohlendioxidausstosses erreicht.
Als Grundlage für lang- und kurzfristige Optimierungsszenarien sind drei Modelle entstanden. Durch den Einsatz der Software-Lösung wurden für die Erzeugeranlagen im Fernwärmenetz der Brennstoffeinsatz reduziert, der Jahreswirkungsgrad erhöht, der Primärenergiefaktor verbessert und die Gesamtkosten gesenkt. Auf Grundlage der erstellten Optimierungsmodelle können die Stadtwerke Frankfurt (Oder) geplante Änderungen am Bestand der Erzeugeranlagen simulieren und deren positiven Einfluss im Vorfeld bestimmen. Durch die Pflege des Modells ist auch zukünftig eine optimale Einsatzplanung gewährleistet.
KI erstellt Prognosen
Am besten nutzen lassen sich Flexibilitäten, wenn die Erzeugeranlagen kurze Start-, Stopp- und Stillstandszeiten haben. Daher werden in Frankfurt (Oder) auf Basis von künstlicher Intelligenz (KI) Energieprognosen erstellt. Auf deren Grundlage erfolgt dann eine softwaregestützte Planung der Erzeugereinheiten. Das Optimierungstool setzt die Erzeugereinheiten automatisch nach Brennstoff, Wirtschaftlichkeit und Technik ein. Daraus ergeben sich automatisierte Einzelfahrpläne für die Erzeugereinheiten des Portfolios entlang der Merit-Order der eingesetzten Brennstoffe. In Störungsfällen wird den Dispatchern automatisiert die wirtschaftlich beste Ersatzversorgung für den Störungszeitraum vorgeschlagen. Gleichzeitig verringert die technische Optimierungslösung den täglichen zeitlichen Aufwand der Mitarbeiter für die Einsatzplanung.
Der neu errichtete Wärmespeicher entkoppelt Verbrauch und Erzeugung und erhöht den Gesamtwirkungsgrad. Dabei handelt es sich um einen Stahlbehälter mit einem Durchmesser von 24 Metern und einer zylindrischen Höhe von 25 Metern. Der Speicher fasst ein Nutzvolumen von 9.700 Kubikmetern und ist für eine drucklose Betriebsweise ausgelegt. Die in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugte Wärmemenge kann in Zeiten niedrigen Verbrauchs zwischengespeichert und bei Bedarf wieder eingespeist werden. Der Wärmespeicher wird massenäquivalent gefahren. Beim Einspeichern von Fernwärme-Vorlaufwasser wird die gleiche Menge Speicherwasser aus dem kalten Teil des Speichers in den Rücklauf gepumpt. Zum Be- oder Entladen aus dem Fernwärmenetz dienen eine Speicherpumpengruppe, eine separate Beimischpumpengruppe (für den Betriebsfall Beladen) sowie Stell- und Regelarmaturen. Der Beladungsgrad ist über 25, gleichmäßig über die Höhe verteilte Temperaturmessungen ersichtlich.
Schritt in die CO2-neutrale Zukunft
Beide Projekte bilden eine ideale Kombination zur Einsparung von Brennstoffen und zur CO2-Reduzierung. Der Einsatz der Technologien unter Nutzung von künstlicher Intelligenz ist nachhaltig für die Umwelt und ein wichtiger Schritt zum Übergang in die CO2-neutrale Zukunft.
Basierend auf der bisherigen Betriebserfahrung erwarten die Stadtwerke Frankfurt (Oder), dass innerhalb eines Jahres 18.000 Megawattstunden Wärmeenergie zwischengespeichert und optimiert eingesetzt werden. Unter der Annahme, dass davon ohne Speicher 50 Prozent über Luftkondensator gefahren würden, entspricht das einer Einsparung von 9.000 Megawattstunden.
Dieser Beitrag ist in der Ausgabe Mai/Juni 2022 von stadt+werk erschienen. Hier können Sie ein Exemplar bestellen oder die Zeitschrift abonnieren.
Illumio/Nvidia: Mehr Sicherheit für KRITIS
[10.06.2025] Die Unternehmen Illumio und Nvidia verknüpfen ihre Sicherheits- und Rechenplattformen. Betreiber Kritischer Infrastrukturen können damit Netzwerkzugriffe überwachen und steuern, ohne ihre bestehende Infrastruktur aufwendig anpassen zu müssen. mehr...
N-ERGIE: Umstellung auf SAP
[28.05.2025] Die N‑ERGIE Aktiengesellschaft hat ihr energiewirtschaftliches System in der Marktrolle Lieferant auf SAP S/4HANA umgestellt. Die neue Plattform soll Kundenprozesse beschleunigen und interne Abläufe deutlich effizienter gestalten. mehr...
BSI: Positionspapier zu Cybersicherheit im Energiesektor
[22.05.2025] Das BSI warnt vor gravierenden Risiken für die Energieversorgung durch Cyberangriffe. In einem aktuellen Positionspapier fordert die Behörde umfassende Maßnahmen zur Stärkung der Cybersicherheit im Energiesektor. mehr...
Bundesnetzagentur: Höhere IT-Sicherheit für Energienetze
[12.05.2025] Die Bundesnetzagentur reagiert auf die zunehmende Digitalisierung und die veränderte Bedrohungslage in der Energiewirtschaft. Nun sollen die IT-Sicherheitskataloge für Netzbetreiber angepasst werden. mehr...
Bonn: Dashboard für Nachhaltigkeitsberichterstattung
[08.05.2025] Bonn präsentiert seine kommunale Nachhaltigkeitsberichterstattung ab sofort in digitaler Form. Ein interaktives Dashboard macht Fortschritte, Daten und Analysen zur nachhaltigen Stadtentwicklung jederzeit online zugänglich. mehr...
Stadtwerke Wörgl: Glasfaser digital dokumentiert
[17.04.2025] Die Stadtwerke Wörgl digitalisieren ihren Netzbetrieb mit VertiGIS ConnectMaster. Damit wird die Glasfaserdokumentation vollständig digital. mehr...
cortility: Kooperation mit Logabit
[08.04.2025] Mithilfe von Künstlicher Intelligenz und modernen Workflow-Plattformen wollen die Unternehmen cortility und Logabit die Geschäftsprozesse von Versorgungsunternehmen weiter automatisieren. mehr...
energielenker: Kostengünstigste Energie nutzen
[27.03.2025] Auf der The Smarter E Europe in München stellt energielenker das Hausenergiemanagementsystem Enbas vor. Das System vernetzt Erzeuger und Verbraucher eines Gebäudes, um immer die günstigste Energie zu nutzen. mehr...
cortility: Kooperation mit Mako365
[25.03.2025] Eine strategische Zusammenarbeit haben die Firmen cortility und Mako365 vereinbart. Ziel der Partnerschaft ist es, die Leistungen beider Unternehmen zu kombinieren und ihren Kunden ein erweitertes Service-Portfolio zu bieten. mehr...
Stadtwerke Rinteln: Auslagerung der IT-Infrastruktur
[24.03.2025] Die Stadtwerke Rinteln haben sich jetzt an dem Unternehmen items beteiligt und lagern ihre IT-Infrastruktur an das Unternehmen aus. mehr...
cortility: Kooperation mit datango
[11.03.2025] Mit einer neuen Partnerschaft wollen die Softwareunternehmen cortility und datango Lösungen anbieten, mit denen die Energiewirtschaft neue IT-Systeme effizienter nutzen kann. Insbesondere der Umstieg auf SAP S/4HANA soll erleichtert werden. mehr...
Hamburger Energienetze: Initiative für sichere KI-Nutzung
[05.03.2025] Künstliche Intelligenz wird für Unternehmen immer wichtiger, bringt aber auch Herausforderungen mit sich. Die Hamburger Energienetze arbeiten deshalb gemeinsam mit anderen großen Unternehmen in der Initiative Responsible AI Alliance an einem sicheren und fairen Einsatz der Technologie. mehr...
Wilken Software Group: Partnernetzwerk für GY
[20.02.2025] Mit der neuen Komplettlösung GY bietet die Wilken Software Group eine flexible und offene Plattform, die betriebswirtschaftliche Prozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette automatisiert. Dabei setzt das Unternehmen auf die enge Zusammenarbeit mit etablierten Partnern. mehr...
cortility: Lösung für den MaLo-Ident-Prozess
[18.02.2025] Voraussetzung für den Lieferantenwechselprozesses LFW24 ist der MaLo-Ident-Prozess, der zwischen Netzbetreiber und Lieferant durchgeführt werden muss. Der SAP-Spezialist cortility bietet eine Lösung, die eine nahtlose Integration in das SAP IS-U-System ermöglicht. mehr...
Cloudlösungen: Schlüssel für die digitale Transformation
[13.02.2025] Im Zentrum der globalen Bemühungen um eine nachhaltige, effiziente und widerstandsfähige Energieversorgung steht die Energiewirtschaft. Die digitale Transformation ist der Schlüssel zur Bewältigung dieser Herausforderungen. Cloudtechnologien spielen dabei eine zentrale Rolle. mehr...