Regelungs- und Optimierungssystem für den energieeffizienten Betrieb von Fernwärmenetzen an Biomasseanlagen

Description: Der Betrieb von kleinen und mittleren dezentralen Biomasse-Kraftwerken (Heizwerke und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen) ist aufgrund des starken Wettbewerbs bei den Anlagenbau-Unternehmen und unzureichenden Ausschreibungen in Hinblick auf Anlageneffizienz, Wir-kungsgrade und zulässigen Brennstoffbandbreiten durch einen niedrigen Automatisierungs-grad, hohe Verluste bei der Verbrennung von Biomasse und ineffizienten Betrieb der Fern-wärmenetze gekennzeichnet. Kleine und mittlere Energieversorgungsanlagen werden meist mit stark vereinfachen Regelkonzepten vom Anlagenlieferanten ausgerüstet. Das macht zwar die Anschaffung und die Errichtung der Anlagen kostengünstiger, den laufenden Be-trieb jedoch teuer und ineffizient. Den Betreibern fehlt es meist an Know-how zur durchgän-gigen ökonomischen, ökologischen und regelungstechnischen Optimierung von Kraftwerk und Energieverteilungsnetzen. BioNetControl-System ist ein Set an voll-integrierbaren Tools zur Optimierung der Energie-Effizienz, der Regelperformance und der Intelligenz von dezentralen Fernwärme-Netzen an Biomassekraftwerken. Aus den Prozessdaten zweier Pilotanlagen eines österreichischen Energieversorgungsunternehmens wird ein universell einsetzbarer Baukasten zur dynami-schen Modellierung, Regelung und Optimierung von Fernwärmenetzen und Biomassekraft-werken entwickelt. Das Ziel der möglichst breiten Einsetzbarkeit dieser Tools wird durch ei-nen modularen Aufbau und strukturierte Gestaltung der dynamischen Modelle und Regel-konzepte erreicht. Damit können sowohl bestehende Anlagen nachgerüstet werden und Neuanlagen bereits in der Planungsphase entsprechend optimal ausgelegt und regelungs-technisch ausgerüstet werden. Durch die Arbeit mit zwei Pilotanlagen in unterschiedlichen Regionen mit unterschiedlichem Verbraucher- bzw. Lastprofilen und Anlagengrößen wird die Allgemeingültigkeit des Systems überprüft und sicher gestellt. Durch die interdisziplinäre Zusammensetzung des Konsortiums-Know-hows aus Verfahrens-technik, Systemintegration (Leittechnik) und theoretischer Systemanalyse sowie Prozessre-geltechnik können äußerst praxis-relevante Ergebnisse und Erkenntnisse erzielt werden. Die Erkenntnisse aus der Systemintegration der Optimierungs- und Regelalgorithmen in die Au-tomatisierung der Anlagen erlauben eine deutliche Steigerung der Effizienz von Fernwärme-netzen an Biomasseanlagen bei unterschiedlichen Verbraucher-Lastprofilen. Der Know-How Transfer von der TU-Wien zu einem innovativen, österreichischem Kleinun-ternehmen mit besten internationalen Kundenkontakten zur vielen Biomasseanlagenbetrei-bern und zu den größten industriellen Energieverbrauchern aus Papier- und Holzindustrie si-chert zahlreiche Umsetzungschancen mit massiven Auswirkungen auf die Effizienz von Energieerzeugungs- und Verteilungssystemen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Fernwärmeversorgung ? Stromnetz ? Heizkraftwerk ? Heizwerk ? Kraft-Wärme-Kopplung ? Österreich ? Solarthermisches Kraftwerk ? Dezentrale Energieversorgung ? Kleine und mittlere Unternehmen ? Energieversorgung ? Regeltechnik ? Schadstoffemission ? Biomassekraftwerk ? Biomasseanlage ? Netzintegration ? Energietechnik ? Energieverbrauch ? Energiewirtschaft ? Holzindustrie ? Interdisziplinarität ? Kostensenkung ? Modul ? Systemanalyse ? Verfahrenstechnik ? Wirkungsgrad ? Modellierung ? Energieeffizienz ? Automatisierung ? Berechnungsverfahren ? Biomasse ? Versuchsanlage ? Anlagenbau ? Effizienzsteigerung ? Biomassefeuerung ? Elektrische Regelungstechnik ? Mechatronik ? Optimieren der Fahrweise ? Allgemeine Verfahrenstechnik ? Optimierung ? Reglerentwurf ?

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Technische Universität Wien, Institut für Mechanik und Mechatronik (E325) (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• VOIGT+WIPP Engineers GmbH (Mitwirkende)
• Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG) (Geldgeber*in)

Time ranges: 2010-03-01 - 2012-08-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: A regulation and optimisation system for the energy-efficient operation of district heating networks in biomass plants
  Description: The operation of small and medium-sized decentralised biomass power plants (heating plant and cogeneration) is characterised by a low degree of automation, high losses in the furnace and an inefficient operation of the district heating networks. This is mainly due to tenders that do not sufficiently consider plant efficiency, allowable fuel quality bandwidth and efficiencies of subprocesses. Small and medium-sized energy-supply plants are mostly equipped with very limited control concepts, which are usually delivered by the plant suppliers themselves. This reduces initial investment costs and commissioning costs, however at the expense of increased operational costs. Plant operators are often lacking the know-how for an integrated economic and eco-logical controller optimization for the powerplant and the distribution network. BioNetControl-System constitutes a set of fully integrable tools for the optimization of the energy efficiency, the controller performance as well as the intelligent behavior of decentralised district heating networks in combination with biomass power plants. From the process data collected from two pilot plants of an Austrian energy provider a universally applicable toolkit for dynamic modeling, control and optimization of biomass power plants in connection with district heating networks will be developed. An important goal is a broad applicability of the developed tools. This will be achieved through a modular design and a highly structured configuration of the dynamic models and the associated control concepts. In this way one can both backfit existing plants or support the design of new plants as early as in their planning phase. The general validity of the system will be proved through testing and validation at two pilot plants with different scales, in different regions and with differing energy consumption schemes. The practical relevance of the project findings is ensured by an interdisciplinary composition of the project consortium. It includes know-how in the fields of process engineering, system integration and theoretical system analysis as well as advanced process control. The system integration of control- and optimization algorithms into the automation concepts of the plant will lead to a significant enhancement of the efficiency of district heating networks in conjunction with biomass power plants subject to varying load profiles. The know-how transfer from TU-Vienna to an innovative Austrian small company with excel-lent international customer relations to numerous operators of biomass power plants as well as to the biggest industrial energy consumers from the paper and wood processing industries ensures many chances for implementation. This in turn entails massive effects on the efficiency of systems for energy production and distribution. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1035266

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Aktiv

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