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ENERGIEMONITORING IM ENERGIESYSTEM DURCH VIRTUELLE KRAFTWERKE Am Beispiel SMART POWER HAMBURG 10. November 2015 O. Heitmann, A. Berkel.

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1 ENERGIEMONITORING IM ENERGIESYSTEM DURCH VIRTUELLE KRAFTWERKE Am Beispiel SMART POWER HAMBURG 10. November 2015 O. Heitmann, A. Berkel

2 2 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 FRAGESTELLUNG Kann die Datenmonitoring Infrastruktur für mehr genutzt werden?

3 3 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 AGENDA 1 SMART POWER HAMBURG 2 LEITSYSTEMPLATTFORM HYPE 3 DEMONSTRATION 4 BEISPIEL FÜR DIE NUTZUNG 5 DISKUSSION

4 4 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 SMART POWER HAMBURG Die Vision „Im Energiesystem der Zukunft geht es vor allen Dingen darum, Erzeuger, Verbraucher und Speicher so abzustimmen, dass erneuerbare Energien effizient eingebunden werden können.“ smartpowerhamburg.de G EFÖRDERT DURCH : F ÖRDERPROGRAMM :

5 5 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 SMART POWER HAMBURG Die Vision Smart – das englische Wort für „elegant“ und momentan sehr populäre Wort für „intelligent“ – kommt von der Idee, dass die einzelnen Anlagen eines Energiesystems im Verbund noch effizienter sein können, als jede Anlage für sich. Dabei sind die meisten einzelnen Anlagen für ihre Aufgabe bereits intelligent, aber wenn diese sich aufeinander abstimmen, dann machen sie das Gesamtsystem intelligent –„smart“ – eben „plietsch“.

6 6 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 SMART POWER HAMBURG Herausforderung guter Ausgleich schlechter Ausgleich Abgleich von Erzeugung und Verbrauch

7 7 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 SMART POWER HAMBURG Herausforderung Bilder: HAMBURG ENERGIE 00:00h 24:00h 01.01.2013 31.12.2013 Viertelstunden Tage Bedarf Sekundärregelleistung: Netzregelverbund, 2013 Frequenzhaltung auch durch Verbünde dezentraler (EE) Anlagen

8 8 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 VERBRAUCHERSPEICHERERZEUGER Gekoppelte Strom- und Wärmeerzeugung z.B. BHKW Echtzeit-Messung Zeitliche Entkoppelung der Strom- und Wärmeerzeugung durch Wärmespeicher Flexible Stromerzeuger Nutzung städtischer Infrastruktur Last Management z.B. von Lüftung oder Kühlung VERBUND VON LEITSYSTEMEN Energieeffizienz des Verbundes Dienstleistungen für Betreiber und System Analyse INTELLIGENTE STEUERUNG LEITSYSTEMPLATTFORM HYPE Komponenten der Plattform

9 9 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 LEITSYSTEMPLATTFORM HYPE Aufbau AZ NZ Browser Programm Nutzer (Rollen) z.B. Beobachter.. Stadt, Behörden.. Kommunikation Betriebsführer Anlagenanalyse.. Betriebskonzepte Regelenergiemanager Fahrplanmanager Energieversorger Plattformbetreiber Anlagen z.B. BHKWs Verbraucher.. Öffentl. Gebäude.. Quartiere.. Liegenschaften.. Gewerbe.. Industrie Windenergieanlagen Photovoltaikanlagen E-Mobilität ÜNB.. Regelenergie-.. Unterstation Info-Quellen z.B. Märkte EEX, Gas Regelenergie Wetter SPS Sv AZ Prozesse NZ Daten SMS Mail NZ SMART POWER HAMBURG Protokolle IEC 60870 IEC61850 Modbus TCP Trend Saia …

10 10 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 LEITSYSTEMPLATTFORM HYPE Beispiel einer Anlagenanbindung Messgerät (Siemens Sentron Pac3100) Gateway/Raspberry Pi (ModbusTCP/ModbusRTU) Router (Hamburg Energie) Router (Schule) SPH-Plattform Internet Sekundengenaue Echtzeitmessung Sekundengenaue Archivierung VPN/SSLSeriell (RS485) „15 Minuten sind nicht genug.“

11 11 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 LEITSYSTEMPLATTFORM HYPE Adressierungssprache Adressierung Eindeutig Einheitlich Lesbar SPH.Rothenburgsort.BHKW_1.Analogwerte.Wirkleistung SPH Rothenburgsort BHKW_1 Analogwerte Wirkleistung Zählerdaten EidelstedterWeg … … …

12 12 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 LEITSYSTEMPLATTFORM HYPE Anfragesprache Datenpunkt-Semantik Operative-Semantik

13 13 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 LEITSYSTEMPLATTFORM HYPE Mandantenfähigkeit A BA BAAA BBBA BA B Stadtwerk A AA A Quartier B BB B Begleitforschung Händler Betriebsführer HYPE

14 14 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 2. Autorisierung LEITSYSTEMPLATTFORM HYPE Mandantenfähigkeit BenutzerRollenZugriffsrechte OperationenRessourcen 1. Authentifizierung

15 15 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 LEITSYSTEMPLATTFORM HYPE Einbindung von Drittsystemen NZ Uni Lüneburg Quartiersprognose HAW Hamburg Energiecampus Adapter für Optimierer … HypeAS HypeKB (TCP/IP) Archiv Anlagen-AgentAnlagen-Pool Berechnungen SOA = Service Orientierte Architektur …

16 16 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 VISUALISIERUNG / BETRIEBSFÜHRUNG Webbasierte Zugriffe auf Leitsystem- und Analysefunktionen 1/5 Live-Präsentation

17 17 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 VISUALISIERUNGEN ERSTELLEN Einfachste Erstellung von Schemata mit dem Editor Universelles SVG - Format Einfache und verständliche Daten-Verknüpfung Live-Präsentation

18 18 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 VISUALISIERUNG / BETRIEBSFÜHRUNG Webbasierte Zugriffe auf Leitsystem- und Analysefunktionen 2/5 Live-Präsentation

19 19 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 VISUALISIERUNG / ANALYSE Webbasierte Zugriffe auf Leitsystem- und Analysefunktionen 3/5 Live-Präsentation

20 20 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 VISUALISIERUNG / ANALYSE Webbasierte Zugriffe auf Leitsystem- und Analysefunktionen 4/5 Live-Präsentation

21 21 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 NUTZERSCHNITTSTELLEN Webbasierte Zugriffe auf Leitsystem- und Analysefunktionen 5/5 Live-Präsentation

22 22 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 ARCHIVIERUNG UND ANALYSE Webbasierte Zugriffe auf das Archiv 1/3 Live-Präsentation

23 23 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 ARCHIVIERUNG UND ANALYSE Webbasierte Zugriffe auf das Archiv 1/3 Live-Präsentation

24 24 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 ARCHIVIERUNG UND ANALYSE Webbasierte Zugriffe auf das Archiv 1/3 Live-Präsentation

25 25 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 BEISPIEL FÜR DIE NUTZUNG Renovierung des Energiebunkers

26 26 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 BEISPIEL FÜR DIE NUTZUNG Speicher im Energiebunker IBA Hamburg GmbH/ Martin Kunze

27 27 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 Nahwärmenetz und Wärmeversorgung Versorgungsgebiet: ca. 24 IBA-Liegenschaften Wärmebedarf:6.300 MWh/a BHKW in Betrieb ab:November 2012 Thermische Leistung: 737 kW th Elektrische Leistung:527 kW el Einsatz von Biomethan im BHKW Pufferspeicher:20 m³ Nahwärmenetz:2 km BEISPIEL FÜR DIE NUTZUNG Neue Mitte Wilhelmsburg (BSU)

28 28 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 BEISPIEL FÜR DIE NUTZUNG Neue Mitte Wilhelmsburg (BSU) Herausforderung Niedrige Vorlauftemperatur bei Wärmeabnehmer 9 und 11 Einzige Abnehmer an dieser Leitung Durchmesser der Leitung DN 150, da Netzerweiterung geplant 911 Abschnitt 1Abschnitt 2

29 29 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 BEISPIEL FÜR DIE NUTZUNG Neue Mitte Wilhelmsburg (BSU) Untersuchen des Realbetriebs der umgesetzten BHKW- Projekte Detaillierte Analyse von Betriebskonzepten für die wärme- und stromgeführte KWK-Erzeugung am Beispielstandort „Neue-Mitte- Wilhelmsburg“ Erarbeitung und Prüfung möglicher Betriebs- optimierungen im wärmegeführten Betrieb Auswirkungen der Abnehmer auf die Erzeugung und Einfluss der Temperatur auf die Abnehmer (Standort Neue Mitte Wilhelmsburg) Live-Überwachung einer Liegenschaft Grafiken: HAMBURG ENERGIE

30 30 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 BEISPIEL FÜR DIE NUTZUNG Neue Mitte Wilhelmsburg (BSU) Ursache: Vorlauftemperatur ist oft deutlich unter Sollwert 75 °C Durchmesser der Leitung DN 150 vergleichbare Strecken DN 50 + DN 40 Folge: Großes Rohrvolumen führt zu stärkerer Abkühlung Vorlauftemperaturen in °C Netzvorlauf Abnehmer 11 Abnehmer 09 05.11.2014

31 31 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 BEISPIEL FÜR DIE NUTZUNG Neue Mitte Wilhelmsburg (BSU) Lösungsmöglichkeiten: Dauerhafte Erhöhung der Vorlauftemperatur Leitung ersetzen Dezentrales Nacherwärmen Lokale Vorlaufanhebung durch Einbau einer Überströmeinrichtung Aufbau einer Überströmeinrichtung nach AGFW Merkblatt FW 448 Erhöhung von lokalen Vorlauftemperaturen möglich In Kombination mit intelligenter Regelung im Leitsystem: Flexibilisierung und Optimierung des BHKW-Betriebes möglich Nutzung der Rohrleitung als zusätzlicher Speicher

32 32 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 DISKUSSION Kann die Datenmonitoring Infrastruktur für mehr genutzt werden? Was spricht dafür/dagegen? Was ist zu beachten? Wie kann die Leitsystemplattform Hype für EnEff-Projekte genutzt werden? Betriebsführung Analyse Einbindung von Drittsystemen Welche spezielle Anforderungen ergeben sich bei Ihrem Projekt? Welche Wünsche haben Sie? Vorschläge

33 33 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 DISKUSSION Nutzung der Datenmonitoring Infrastruktur Datenmonitoring kostet Geld Kosten minimieren durch Teilnahme an Märkten (z.B. Regelung) Technische Optimierung Wünsche zum Datenmonitoring Datenausfälle minimieren Ausgefallene Daten einfach einlesen Zuverlässigkeit bei Berechnungen (zeitlich und korrektes Ergebnis) Hinweis auf Datenqualität Anforderungen Berücksichtigung sensibler (Nutzer-)Daten? Offene Fragen Datenaufbereitung zentral oder dezentral? Ergebnisse

34 34 | Smart Power Hamburg, 10.11.2015 KONTAKT SMART POWER HAMBURG ONNEN HEITMANN Leiter IKT onnen.heitmann@hamburgenergie.de ALEXANDRA BERKEL Softwareentwicklerin alexandra.berkel@hamburgenergie.de HAMBURG ENERGIE Produktion, Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) Billhorner Deich 2 20539 Hamburg www.smartpowerhamburg.de Postanschrift: Postfach 261464, 50604 Hamburg KONTAKT


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