Methodik-Entwicklung zur Qualitätssicherung für Erneuerbare Wärme Systeme durch intelligentes Betriebsmonitoring

Studien wie die ESTTP Strategic Research Agenda zeigen, dass ca. 50% des Endenergieverbrauchs in Europa in den Bereich der Wärmeversorgung fließen. In Anbetracht der 20-20-20 Ziele der EU ist es unumgänglich, dass Erneuerbare Energieträger eine wichtige Rolle übernehmen, um nationale wie europäische Klima- und Energieziele zu erreichen. Großes Potenzial hat hier die kombinierte Nutzung von solarthermischer Energie, Biomasse und Umgebungswärme (über Wärmepumpen) untereinander sowie mit fossilen Energieträgern wie Erdöl und Erdgas. Diese Technologien stehen im Mittelpunkt von METHODIQA. Für den Bereich der Erneuerbaren Wärme ist Qualitätssicherung eine der zentralen Herausforderungen, wobei Initiativen der letzten Jahre hauptsächlich auf die Planung und Inbetriebnahme von Anlagen zielten. Doch auch in den Jahren des Anlagenbetriebs ist das Erreichen und Einhalten hoher Qualitätsstandards durch laufende Überwachung des Anlagenbetriebs von zentraler Bedeutung, um das volle technische und wirtschaftliche Potenzial Erneuerbarer Energieträger bei der Wärmeversorgung auszuschöpfen. Zur Problemstellung: Die Durchsetzung und Einhaltung von Qualitätsstandards für den Anlagenbetrieb scheitert bei großen Anlagen vor allem an zwei Aspekten: (1) Ein detailliertes Betriebsmonitoring wird in der Praxis aus Kostengründen kaum durchgeführt, was zu deutlichen Effizienzeinbußen führt. (2) Wärmeversorgungsanlagen, die Erneuerbare Wärme Technologien nutzen, sind häufig auch multivalent, Probleme treten hier in der Regel nicht in einzelnen Komponenten auf, sondern im komplexen Zusammenspiel verschiedener Systemteile. Der mittelfristige Nutzen aus dem gegenständlichen Projekt besteht in der Überwindung dieser beiden Schwierigkeiten. Dies trägt zu einem verbesserten Image Erneuerbarer Energien bei, treibt deren technische Entwicklung voran, erhöht die Investitionssicherheit und stärkt damit deren Wettbewerbsfähigkeit und Bedeutung am Markt. Wesentliches Ziel und Ergebnis des gegenständlichen Projekts ist die Erarbeitung der wissenschaftlichen und technischen Grundlagen für ein Diagnose-System zur kostengünstigen, aber qualitativ hochwertigen, computergestützten Überwachung des Anlagenbetriebs für große Anwendungen. METHODIQA vereint dabei die drei zentralen Erneuerbare-Wärme-Technologien (Solar¬ther¬mie, Biomasse, Wärmepumpe). Untersucht werden rein erneuerbare Lösungen und gängige Kombinationen von erneuerbaren mit nicht-erneuerbaren Technologien, was sowohl der Problemstellung als auch der Marktrelevanz entspricht. Die Stärken dieses vernetzten Zugangs liegen im Know-how-Austausch, der integrierten Methodik-Entwicklung wäh¬rend den wesen¬tlichsten Projektphasen und in der parallelen Anwendung der neuen Lösungsansätze. Die Methodik beginnt mit einer Analyse der marktrelevanten Anlagentypen und einer Erhebung der Anforderungen verschiedener Zielgruppen. Es folgt die Definition klarer MSR-Schnittstellen zur Erfassung von Messdaten und eine Funktionsprüfung mit 3 bis 5 ausgewählten Reglertypen. Die Modellierung von Anlagen-Kombinationen durch Modul-Blöcke und die systematische Aufbereitung von technischem Expertenwissen bilden die Grundlage für das Diagnose-System. Den Kern dafür bilden spezielle Algorithmen, die Fehler und unerwünschte Anlagenzustände sowie ungenutzte Potenziale im Zusammenspiel der verschiedenen Technologien detektieren sollen. Es folgt die Prüfung der Algorithmen an 3 bis 5 Feldanlagen mit der bewussten Auslösung bestimmter Fehlerzustände, was Rückschlüsse auf den entwickelten methodischen Zugang erlaubt. Den Abschluss bilden die Auswertung der Projektergebnisse und deren Kommunikation mit den Zielgruppen sowie die Untersuchung von Optimierungspotenzialen und weiterer notwendiger Entwicklungsschritte. Die Anforderungen verschiedener Zielgruppen an die Qualitätssicherung von multivalenten Wärmeversorgungsanlagen erfüllt METHODIQA durch Analyse des Betriebsverhaltens und eine zielgruppengerechte Aufbereitung der entsprechenden Informationen. Den mittelfristigen Projektnutzen bildet ein Instrument zur standardisierten, kostengünstigen Anlagenauswertung, das den Anwendern spezifische Informationen zur Verfügung stellt und so deren Handlungsspielraum erweitert, etwa durch den Einsatz gezielter Service- und Wartungsmaßnahmen oder durch die qualitätsgekoppelte Auszahlung von Fördergeldern. Entsprechendes Interesse am Projekt zeigt sich von Seiten der Förderstellen, Anlagenbetreiber und Bauträger (Einbeziehung als Werkvertragspartner), sowie nicht zuletzt auch durch die kofinanzierenden österreichischen Industrieverbände Austria Solar, proPellets Austria und Leistungsgemeinschaft Wärmepumpe Austria. Zum Konsortium: METHODIQA ist eine Zusammenarbeit von zwei innovativen Industriepartnern und drei führenden wissenschaftlichen Einrichtungen in den oben genannten Erneuerbare-Wärme-Technologien. Die Absicht der Partner, längerfristig gemeinsam im Rahmen einer sog. „Qualitätsplattform“ zusammenzuarbeiten, bildet die Grundlage für die Weiterentwicklung und Verwertung der Projektergebnisse.