MSR-basiertes KWK-Konzept

Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnologien (MSR-Systeme) koordinieren die dezentrale Erzeugung, Verteilung und Übergabe von Wärme, Kälte und Strom nach Bedarf und Bedingung. Dieses individuell-dynamische Versorgungsprinzip gilt als Stellschraube eines verbrauchsoptimierten und zugleich abnehmerorientierten Energiemanagements. Allein durch die systembasierte Überwachung und Steuerung der Anlagenfahrweise lässt sich der Einsatz von Primärenergie um durchschnittlich 8 bis 10 %, in nutzungsintensiven Umgebungen sogar um bis zu 30 % senken. Als hochpräzises Datenerhebungs- und Analyseinstrument arbeitet die Leittechnik dabei nicht ausschließlich reaktiv – etwa durch Leistungsregulierung bei kurzfristig veränderter Abnahmesituation. Auf Grundlage genauer Trend- und Prognoseberechnungen sowie aussagefähiger Schwachstellenermittlung dient sie auch einer langfristigen strategischen Anlagenführung.

Entsprechend hoch ist die wirtschaftliche und ökologische Wirksamkeit eines MSR-Systems einzustufen, das im Optimalfall als Teil eines ganzheitlich geplanten Versorgungskonzepts die Prozesse weitentwickelter technischer Komponenten organisiert. Im sächsischen Hoyerswerda ist nach kurzer Projektierungsphase und erfolgreicher Implementierung während des laufenden Gebäudebetriebs eine solche MSR-basierte Gesamtlösung zur dezentralen Wärmeerzeugung finalisiert worden. Voraussichtlich schon in drei bis viereinhalb Jahren wird sich die Investition in das umfassende energetische Sanierungsprojekt (unter Einbezug des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes) amortisiert haben.

Ganzheitliches Systemkonzept für den Großbetrieb

Auftraggeber für Planung und Bau einer vernetzten Kraft-Wärme-Kopplungsanlage ist eine gemeinnützige Einrichtung, die sich seit über 25 Jahren in der Betreuung geistig und körperlich behin­derter Menschen engagiert. Die Lausitzer Werkstätten beschäftigen mehr als 350 Personen in teils sehr energieintensiven Ein­satzfeldern, wie etwa in einer Wäscherei und im Küchendienst. Bis dato erfolgte die Bereitstellung von Trinkwarmwasser sowie die Raumbeheizung über einen achtzehn Jahre alten, zentralen Gaskessel. Das Kapazitätslimit der Anlage war im Zuge eines stetig wachsenden Wärmebedarfs und verschärfter Hygiene­bestim­mun­gen erreicht. Eine neue energietechnische Lösung musste gewährleisten können, dass alle Abnehmer am Standort zukünftig leistungsstabil, umweltentlastend und zugleich wirtschaftlich sinnvoll bedient werden können. Unter Berücksichtigung antizipierter Anforderungen und Bedarfsentwicklungen entschied sich die Einrichtung für ein de­zen­tra­les Gesamtkonzept zur weitgehend autarken Erzeugung, Speicherung und Verteilung von Wärme und Strom.

Drei spezia­lisierte Projektpartner überführten die Idee von einer nachhaltigen, effizienz­optimierten Energieversorgung in ein äußerst leistungs- und erweiterungsfähiges Anlagen­design. Geplant von dem Dresdener Ingenieurbüro IGT, fertigte der Energieanlagenentwickler Yados aus Hoyerswerda alle Primärkomponenten des Gesamtsystems, das, bereits vorkonfektioniert, durch einen ortsansässigen Installationsbetrieb montiert wurde. Das funktionale Herzstück bildet ein auf 5.500 Vollnutzungsstunden pro Jahr ausgelegtes, erdgasbasiertes Blockheizkraftwerk mit 50 kW_el und 78 kW_th.

Der Energieerzeuger arbeitet im Verbund mit einer Wärme­über­gabe­station, Heizungsverteiler und Trinkwassererwärmungssystem mit Pufferspeicher, die Yados kompatibel im Alles-aus-einer-Hand-Verfahren entwickelte und umsetzte. Bei erhöhter energetischer Abnahme steht eine zusätzliche Leistung von 450 kW über einen Fernwärme­anschluss zur Verfügung.

Effizienzgewinn durch Adaptionskompetenz

Mit einer deutlichen Reduktion des Primärenergieeinsatzes und der damit verbundenen Verbrauchskostensenkung von durchschnittlich 25 % im Jahr ist die Umstellung auf Dezentralität in der Energieversorgung ökonomisch sowie ökologisch aussichtsreich. Neben einer passgenauen Planung und der Integration weitentwickelter Technologien stellt eine optimierte Betriebsweise den dritten zentralen Baustein eines dauerhaft effektiven Effizienzkonzepts dar. Potentiale lassen sich dabei insbesondere durch eine systematische, differenzierte und vor allem exakte Leistungsanpassung an variierende Einflussfaktoren (etwa äußere Temperaturbedingungen, wiederkehrende Abnahme­intervalle oder ungeplanter Ad-hoc-Bedarf) erschließen. Die Adaptionskompetenz des Anlagen- oder Netzbetriebs ist dabei im Wesentlichen an die Leis­tungs­fähigkeit einer übergeordneten Leittechnik gebunden.

Steuerungs- und Regelungssysteme, wie das in Hoyerswerda integrierte „Yado|Link“, haben die Aufgabe, eine Vielzahl komplexer Funktionsabfragen zu verarbeiten. Voraussetzungen für alle nachfolgenden Vorgänge sind eine permanente Überwachung, Erfassung und Auswertung von Prozessdaten, die vollständig für jede eingebundene Komponente gewährleistet werden müssen.

Das Leitsystem bezieht die hierfür erforderlichen Informationen über vernetzte Sensoren, Aktoren und modulare Regelungseinheiten. Wichtigstes Leistungsmerkmal der MSR-Technologie ist ihre Echtzeitqualität: Erst die zeitsynchrone Verfügbarkeit energetischer Soll- und Ist-Daten ermöglicht im Bedarfsfall den verzögerungsfreien (automatisierten oder personengebunden) Eingriff in die laufenden Erzeugungs- und Verteilprozesse. Die so erhobenen Daten lassen sich sowohl kurz- als auch mittel- und langfristig für eine ganzheitliche Betriebsoptimierung heranziehen. Sie dienen einerseits dem Krisenmanagement in einer Akutsituation (etwa bei Störungen, Ausfall, plötzlich verändertem Nutzungsverhalten oder unvorhergesehenen Außenbedingungen), aber auch einer intelligenten trend- und prognosebasierten Anlagenführung. Darüber hinaus unterstützt das lückenlose Monitoring des Gesamtsystems die langfristig wirksame Strategie einer präventiven Instandhaltung: Verschleißstatuts und Ausfallrisiken lassen sich im Rahmen einer aussagefähigen Schwachstellenanalyse ermitteln und einem zeit- sowie kapazitätsorientierten Wartungs-, Inspektions- und Instandsetzungsplan zugrunde legen.

Auf diesen – wie auf alle anderen Vorgänge der Datennutzung und Prozesskoordination – hat die Form der Visualisierung einen besonderen Einfluss. Abhängig von der jeweiligen Anwenderpräferenz bietet „Yado|Link“ differenzierte Softwarefunktionen mit entsprechend eigenen Darstellungsoptionen – auch für mobile Clients – an. Die selektive, intuitiv erfassbare Informationswiedergabe und einfache Modulationsbefehle reduzieren kostenintensive Zeitverluste, minimieren Fehleranfälligkeit und Datenverluste in den Bearbeitungsprozessen und fördern so die Einhaltung eines hohen Planungs- und Steuerungsniveaus.

Fazit

Mit einem modernen, dezentralen Energiekonzept gelingt es den Lausitzer Werkstätten, ihre wirtschaftlichen und ökologischen Betriebsziele mit den Anforderungen an eine versorgungsstabile und komfortable Energieversorgung in Einklang zu bringen. Darüber hinaus lässt sich die MSR-gestützte Informationsvernetzung auch langfristig für die Prozessqualität, die Betriebssicherheit und die potentielle energetische Ausbaufähigkeit des Standortes nutzbar machen. Damit steht das Energieprojekt Hoyerswerda beispielhaft für die erfolgreiche Umsetzung eines lokalen Energiewendebeitrags.