Energie 11.08.2006, 19:23 Uhr

Simulationen bringen den Durchblick  

VDI nachrichten, Mannheim, 11. 8. 06, mg – Große Teile Mannheims werden mit Fernwärme versorgt. Die Leitwarte hat jetzt neue Computerprogramme erhalten, die den Betrieb verbessern. Dies gilt besonders bei Fehlern oder Wartungen und Reparaturen.

Von einer Verbundleitwarte aus steuert das Mannheimer Energieunternehmen MVV Energie den Betrieb seiner unterschiedlichen Netze für Strom, Fernwärme, Gas und Wasser. Um die Betriebsführung des Fernwärmenetzes zu verbessern, haben die Mannheimer dieses Leitsystem um Online-Netzberechnungen erweitert. Mit den dynamischen Netzberechnungen lassen sich beispielsweise Simulationen durchführen, um bei geplanten Reparaturen an Fernwärmeleitungen den Weiterbetrieb zu optimieren oder bei Störungen die Fehler schneller zu beheben.

Neben den drei deutschen Millionenstädten zählt auch Mannheim mit seinen 320 000 Einwohnern zu den Fernwärmehochburgen in Deutschland. Rund 83 600 Wohnungen werden mit Fernwärme versorgt. Das Netz ist auf 1100 MW thermische Leistung ausgelegt „Bei der Fernwärmeversorgung ist unser Unternehmen die Nr. 5 in Europa und in Deutschland die Nr. 4. Unser Leitstand macht deutlich, dass wir auch in der Technik in der obersten Klasse mitspielen“, sagt MVV-Energie-Technikvorstand Werner Dub.

Die Versorgung mit Fernwärme sei ein sehr volatiles Geschäft, die Wärmeabgabe aus dem Netz schwanke beträchtlich zwischen Sommer und Winter, so Dub weiter. Eine nur um 2 °C niedrigere Außentemperatur bedeute eine um 6 °C höhere Vorlauftemperatur des Heizwassers. Und eine schlechte Fahrweise des Netzes führe zu hohen Kosten. „Um einen kostengünstigen Betrieb zu erreichen, kommt es daher immer mehr auf die Intelligenz im Leitstand an, mit der man das Rohrleitungsnetz betreibt“, erklärt der Technikvorstand.

Ingenieure und Computerspezialisten des Aschaffenburger Softwareunternehmens PSI haben die Online-Netzberechnungsfunktionen entwickelt und in das Leitsystem der MVV Energie integriert. Sie haben die Tests durchgeführt und arbeiten an Weiterentwicklungen. Wichtige Komponenten der Werkzeuge sind eine Zustandssimulation und eine vorausschauende Simulation.

Mit der Zustandssimulation können die aktuellen Daten, wie Drücke, Temperaturen und Durchflussmengen, im Fernwärmenetz berechnet und dargestellt werden. „Es gibt nur 600 Messstellen in dem weitverzeigten Netz, dessen Hauptleitung 12 km weit bis nach Heidelberg reicht. Aber mit der Simulation können wir an jeder einzelnen Stelle, etwa an einem Schieber oder Regler, die Parameter anzeigen und dem Leitstandsführer zur Verfügung stellen. So erhält er einen Überblick über das Netz, auch dort, wo eine Messung fehlt oder unplausibel ist“, erklärt Andreas Gorks, Projektleiter bei PSI. Man könne auch Vergleiche von Messungen und Berechnungen durchführen. So seien schon bei den Testläufen unplausible Messwerte entdeckt worden. Wenige gute Messungen an den richtigen Stellen seien für das Gesamtbild besser als viele mangelhafte.

Im Falle von Störungen wird die Simulation genützt, um die Fehler schnell zu analysieren und daraufhin Wege zu finden, um das betroffene Gebiet erneut mit Fernwärme zu versorgen. Die dynamische Simulation lässt sich nutzen, um einen Blick bis zu 24 Stunden in die Zukunft zu werfen. Dies kommt besonders im Sommer zum Tragen, wenn planmäßige Wartungsarbeiten oder Reparaturen anstehen. Dann muss beispielsweise abgeschätzt werden, wie sich das Absperren eines Leitungsabschnittes auf das gesamte Netz auswirkt.

„Mit der vorausschauenden Simulation können das Verhalten des Netzes durchgespielt und eine optimale Fahrweise gefunden werden, bevor überhaupt eine konkrete Reparatur begonnen wird. Dies vereinfacht und verkürzt die Planung und Vorbereitung“, sagt Dr. Andreas Hoffknecht, Leiter der Netzführung bei MVV Energie. Die bisher üblichen statischen Rohrnetzberechnungsverfahren würden eher diffuse, die hier eingesetzte dynamische Netzsimulation hingegen wesentlich klarere Bilder von den zu erwartenden Zuständen im Netz liefern. Dies gelte auch für die Übergangsphase bis zum eingeschwungenen Zustand.

Die Mannheimer Fernwärmeversorgung zählt zu den größten in Europa. Ihr knapp 500 km langes Leitungsnetz reicht weit über die Stadtgrenzen hinaus bis nach Heidelberg sowie in drei weitere Nachbargemeinden. Wichtigster Wärmelieferant für das hydraulisch zusammenhängende Netz ist das Großkraftwerk Mannheim, daneben können zwei Heizkraftwerke an kalten Wintertagen die Spitzenlasten abdecken. Alle Wärmelieferanten, Verbraucher sowie Schieber und Regler werden im Leitstand dargestellt. Das Netzbild ist geografisch orientiert und vom geografischen Informationssystem der MVV Energie abgeleitet. Damit stehen den Leitwartenführern verschiedene Visualisierungsvarianten zur Verfügung. mg

Ein Beitrag von:

  • Manfred Grotelüschen

    Ressortleiter Elektronik/Energie bei VDI nachrichten. Seine Fachgebiete: Energiepolitik, Erneuerbare Energien, Energiewirtschaft.

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