Projekt „TWE-Flex“
Vorhaben
„Optimierung und Flexibilisierung von Erzeugungsanlagen zur Trinkwassererwärmung“
Partner
Kurzbeschreibung
Die Trinkwassererwärmung (TWE) in Gebäuden erfolgt vorwiegend zentral und aus hygienischen und funktionellen Gründen sind Systeme zur Warmhaltung des Verteilsystems erforderlich. Neben Zirkulationssystemen kommen elekt. Temperaturhaltebänder (THB) zur Anwendung. Die zentrale Wärmeerzeugung erfüllt oft eine Doppelfunktion zur Heizung und TWE. Während für die Heizung durch die Korrelation zur Außentemperatur bewährte Algorithmen zur Verfügung stehen, ist die Prädiktion des TWE-Bedarfs nur eingeschränkt möglich. Im Vorhaben soll daher ein THB bei TWE-Verteilsystemen als Sensor verwendet werden, um zentral das Verbrauchsverhalten detektieren zu können. Hierzu ist ein Algorithmus mit KI-Technologien zu entwickeln, der prädiktive Merkmale aufweist. Überführt soll dies anschließend in 2 Services. Im energetischen Service sollen Optimierungs- und Flexibilisierungsverfahren für gängige Erzeugungssysteme inkl. einer Datenübertragung zur Zustandserkennung entwickelt werden. Im zweiten hygienischen Service soll eine Detektions- und Überwachungsmöglichkeit der Anlagen hinsichtlich der Legionellengefahr vorgenommen werden. Als Funktionalität sollen 2 Schnittstellen geschaffen werden. Die erste Schnittstelle umfasst die Wärmeerzeugeransteuerung. Die zweite Schnittstelle soll eine nicht invasive Technologie adressieren, die auf den Warmwasserspeicher wirkt. Bei dieser Technologie wird ein alternierendes Magnetfeld um den Speicher erzeugt. Getestet werden soll die Technologie mittels einer HiL Umgebung und in einem Feldtest. Da das Projekt als Satellitenprojekt innerhalb des thematischen Verbundes ‚N5GEH‘ agieren wird, wird die Nutzung der entwickelten Plattform (Phase I) für die avisierten Services erfolgen. Hierzu sind Abstimmungen zu Schnittstellen zu führen sowie eine Rückspiegelung der zu entwickelnden allgemeingültigen Services. Während der Projektlaufzeit ist ein ständiger fachlicher und struktureller Austausch mit dem Service-Projekt notwendig.
Use Cases
Im Rahmen des Projektes N5GEH-TWE-Flex steht die Trinkwarmwasserbereitung in Systemen der zentralen und dezentralen Wärmeversorgung im Fokus der Betrachtungen. Für dezentrale Systeme mit Wärmepumpe stellen hohe Temperaturen eine gewisse Hürde dar, da sich hierdurch der COP-Wert deutlich verringert. Für zentrale Wärmeverteilsysteme (Fern- und Nahwärmesysteme) ist die Tendenz zu niedrigen Systemtemperaturen zu erkennen, um die Wärmeverluste möglichst gering zu halten. Zu nennen sind hier Wärmenetze der 4. und 5. Generation. Bei beiden Systemarten (zentral / dezentral) ist jedoch zu berücksichtigen, dass bei einer Absenkung der Medientemperaturen die hygienische Qualität des Trinkwassers nicht beeinträchtigt werden darf. Dies bedeutet, dass Legionellenwachstum unbedingt zu vermeiden ist.
Mit dem im Rahmen des N5GEH-TWE-Flex Projektes zu entwickelndem System soll auf Basis von Temperaturhaltebändern, die durch eine temperaturabhängig eine Leistungsaufnahme gekennzeichnet sind, ein Detektionssystem zur Überwachung der Trinkwarmwassertemperatur geschaffen werden. Dieses Temperaturüberwachungssystem soll eine Absenkung der Systemtemperaturen am Wärmeerzeuger bzw. im zentralen Nah- und Fernwärmenetz ermöglichen. Weiterhin ist geplant, durch die Detektion von Zapfprofilen die Betriebszeiten der zentralen Warmwassererzeugung zu optimieren. In einem zweiten Untersuchungsschritt soll zusätzlich ein Fluid-Liner System analysiert werden und dessen Wirkung auf das Wachstum von Legionellen detailliert beschreiben werden. Als Systemarchitektur wird das in der nachfolgenden Abbildung dokumentierte R&I Schema verendet.
Abb. 1: R&I-Schema des N5GEH-TWE-Flex Use Cases
Die Detektion der unterschiedlichen Betriebszustände wird unter Nutzung der Cloud Infrastruktur des N5GEHs vorgenommen, wobei verscheiden Schnittstellen zu der IOT-Infrastruktur der Partner erarbeitet werden.
Weitere Informationen für Journalisten
Prof. Dr.-Ing. habil. Joachim Seifert
Professur Digitale Vernetzung von Gebäuden, Energieversorgungsanlagen und Nutzenden
Tel.: +49 (0) 30 314-79458
Mobil: +49 (0) 152 53710720
E-Mail: joachim.seifert@tu-berlin.de
Besucheradresse: Marchstraße 4 / 10587 Berlin
Steckbrief
Projektkoordination:
Prof. Dr.-Ing. habil.
Joachim Seifert
Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. habil.
Joachim Seifert
(TU Berlin)
Dipl.-Ing.
Lars Schinke
(TU-Dresden)
Dipl. Ing.
Robert Zachrau
(BEW Berliner Energie und Wärme AG)
Dipl.-Ing.(FH)
Andre Lambert
(ELREHA)
Finanzierung:
BMWK (FKZ: 03EN1056A-D)
Laufzeit:
04/2022 – 06/2025