Digitalisering als basis van de sectorkoppeling

Sectorkoppeling, digitalisering en klantgerichtheid: hierop focust de energiedienstverlener Avacon Natur. Het verhoogt de efficiëntie van energiecentrales en stadsverwarmingsnetten en stelt de nodige informatie beschikbaar. Met name de sectorkoppeling - de geïntegreerde besturing warmte, elektriciteit en elektrische mobiliteit - vereist digitale gegevensverzameling.

"Digitalisering is de lijm die de sectorkoppeling bij elkaar houdt en efficiënte oplossingen voor wijken en stadsdelen mogelijk maakt", aldus Andreas Klesse, Managing Director van Avacon Natur GmbH. Het bedrijf is een dochteronderneming van de regionale energiedienstverlener Avacon AG, die deel uitmaakt van E.ON, en exploiteert blokverwarmingscentrales, warmtenetwerken, warmteservicesystemen en een groot portfolio aan duurzame energiecentrales in de Duitse deelstaat Saksen-Anhalt, Nedersaksen, Noordrijn-Westfalen en Hessen. Het bedrijf biedt momenteel werk aan ruim 80 medewerkers en is op koers voor groei.

Nadat de eerste fase van de energietransitie voornamelijk in de elektriciteitssector plaatsvond en gericht was op het ontwikkelen van duurzame energie, wordt de tweede fase aangedreven door de klant - en diens behoeften veranderen. De klant wordt steeds meer een prosumer en neemt een actieve rol in het energiesysteem in. Hierdoor verschuiven de taken van een pure energievoorziening naar geïntegreerde oplossingen voor warmte, stroom en elektromobiliteit.

Innovatieve energieoplossingen kunnen bijzonder efficiënt worden gerealiseerd als nieuwe woon- en bedrijfsgebieden worden ontsloten. Het systeem maakt immers reeds tijdens de planning een integrale beschouwing van de energiebehoeften mogelijk, hetgeen tot een geoptimaliseerde energievoorziening van een zogenoemd "kwartier" leidt. Desalniettemin implementeert Avacon Natur deze oplossingen zowel in nieuwbouw als in bestaande gebieden.

De uitdaging is om het aanbod aan stroom en warmte van blokverwarmingscentrales, fotovoltaïsche installaties en andere warmtegeneratoren af te stemmen op de vraag van de klanten in de wijk. Hiervoor zijn nauwkeurige gegevens nodig die digitaal verzameld en verwerkt worden. De systeemverdelers van WAGO, die hiervoor gebruik maken van Avacon Natur, zijn bij uitstek geschikt voor de registratie van gegevens.

In het stadsgebied van Salzwedel test het bedrijf al dergelijke klimaatvriendelijke energieoplossingen. Daar exploiteert Avacon Natur een complexe structuur voor het opwekken van energie met blokverwarmingscentrales (WKK's), fotovoltaïsche installaties en power-to-heat-installaties. Hier wordt met succes een combinatie van centrale en decentrale warmteopwekking gerealiseerd. Ook de bewoners profiteren hiervan: met behulp van zogenoemde huurstroommodellen is een voordelige stroomvoorziening mogelijk. Bovendien zijn decentraal kleinere WKK's op het zoutkoepelnetwerk aangesloten, die in combinatie met een fotovoltaïsche installatie efficiënt stroom en warmte ter beschikking stellen. De opgewekte warmte wordt bij overschot aan het bestaande warmtenet teruggeleverd.

"Als we weten welke temperaturen effectief in het elektriciteitsnet aanwezig zijn, kunnen we de blokverwarmingscentrales efficiënter aansturen", licht directeur Andreas Klesse toe. Daarom koppelt Avacon Natur de temperatuurgegevens van het netwerk aan de voorspelde belastingsprocessen en de gegevens van de verwarmingscentrale. Hier verzamelt de systeemverdeler van WAGO alle belangrijke waarden zoals warmtehoeveelheden, debieten, aanvoer- en retourtemperaturen. Bovendien zijn er motorgegevens van de blokverwarmingscentrales.

Een centraal onderdeel van de gespecificeerde systeemverdeler van WAGO is de controller PFC200. De controller bevat een netvoeding, een kabelbeveiliging, 16 digitale ingangen, 4 analoge ingangen, een M-bus-mastermodule en een klemmenstrook voor de overdracht van sensoren en actuatoren. Er is ook een SD-kaarthouder aanwezig, waarmee bijvoorbeeld een software update heel eenvoudig uitgevoerd kan worden.

Met deze configuratie van de systeemverdeler is gewaarborgd dat aan alle eisen van de verschillende Avacon-energiesystemen met één hardware wordt voldaan. "De door ons gespecificeerde WAGO systeemverdeler, de Avacon-Natur-Cloud Box, biedt een op maat gesneden oplossing die desondanks schaalbaar is", aldus Lars Baumann, teamleider Asset Management van Avacon Natur.

Naast de gespecificeerde hardware is op basis van de specificaties van Avacon Natur door WAGO een CoDeSys-applicatie ontwikkeld. Zo kan via de webinterface van de PFC200 de aansluiting van M-bus-counters worden geconfigureerd en kunnen de digitale ingangen als ingang voor de impulsteller of als ingang voor de storingsmelding worden geparametreerd. De installatie en inbedrijfstelling wordt uitgevoerd door het competentieteam voor meet- en regelingstechniek van de Avacon Natur. Jörn von Hörsten, lid van dit team, vult aan: "De webinterface is bijzonder praktisch bij de inbedrijfstelling. Je krijgt direct een overzicht van hoe de energiegegevens naar de cloudomgeving worden verstuurd."

In Bockelsberg test Avacon Natur in een pilotproject in hoeverre weersvoorspellingen de efficiëntie van het warmtenet kunnen verhogen. Op basis van historische belastingscycli en de weersomstandigheden wordt de belastingsgang van de komende dag voorspeld en wordt de warmteproductie hierop afgestemd. In combinatie met een warmteopslagsysteem wordt het opslagbeheer geoptimaliseerd om kortstondige belastingspieken tegen te gaan - altijd met het doel om het warmtepotentiaal te maximaliseren.

Avacon denkt met de prognosegebaseerde procedure echter nog verder in de toekomst en zal ook gegevens met betrekking tot de elektriciteitsmarkt voor de optimalisering opnemen. Dergelijke processen zijn immers nodig als decentrale, tijdelijk fluctuerende warmtegeneratoren zoals zonnecollectoren en zogenoemde "power-to-heat"-installaties of ook industriële restwarmte in een warmtenet geïntegreerd dienen te worden.

Naast de sectorkoppeling in nieuwe vestigingen en de verhoging van de efficiëntie in bestaande vestigingen, noemt directeur Andreas Klesse nog een andere reden voor de digitalisering van warmtenetwerken: deze biedt de mogelijkheid om klanten bepaalde gegevens ter beschikking te stellen. Woningcorporaties kunnen hierdoor bijvoorbeeld de afrekening van de huurder betrouwbaar en snel uitvoeren.

Tekst: Lars Kühn | WAGO
Foto: Dirk Eisermann