Softwarelösung »AD-Net Fernwärme« – Dynamische Simulation für die Netze von morgen

Die dynamische Simulation des Fernwärmenetzes hat enorme Vorteile: Der Netzbetreiber kann mithilfe der Software zu jeder Zeit sowohl die Temperatur als auch die Strömungsverhältnisse an jedem Ort im Fernwärmenetz auslesen. Damit regelt er die am Kraftwerk bereitgestellte Vorlauftemperatur und den in das Netz gepumpten Massenfluss und verhindert so beispielsweise, dass Gaskessel zur Wärmeproduktion teuer zugeschaltet werden müssen.

Mathematik hinter der Software schafft Digitalen Zwilling

Klassische Methoden zur Lösung der schwankenden thermohydraulischen Gleichungen sind zu ungenau bzw. aufwändig, um im Live-Betrieb des Fernwärmenetzes Regelungsvorschläge bereitzustellen. 

Aus diesem Grund haben wir für »AD-Net Fernwärme« ein eigenes effizientes numerisches Verfahren zur Lösung der Gleichungen auf dem Leitungsnetzwerk entwickelt, mit dem sich Optimierungshorizonte von mehreren Tagen bewältigen lassen. Auf Basis der Software schaffen wir einen Digitalen Zwilling real existierender Fernwärmenetze. Dieser koppelt eine effiziente dynamische Strömungssimulation mit einer robusten Verbrauchsprognose durch künstliche Neuronale Netze, modellprädiktiver Regelung und moderner Mess-Sensorik. Dank des modellbasierten Ansatzes ist der Digitale Zwilling selbst bei geringer Sensorabdeckung in der Lage, optimale Regelungen für den Live-Betrieb vorzuschlagen, die über den Erfahrungsschatz an bisherigen Steuerungsroutinen und Verbrauchsituationen deutlich hinausgehen. Angesichts der Dezentralisierung von Einspeisepunkten und der ständigen Erweiterung des Netzes ist diese Fähigkeit wichtiger denn je.

Weiterhin bietet unsere Software »AD-Net Fernwärme« enormes Potential für die Ausbauplanung von Netzen. Indem wir auf ein Modell des Netzes und die zugrunde liegenden thermohydraulischen Gleichungen zurückgreifen, können wir im Gegensatz zu rein datengetriebenen Analysen zukünftige Ausbauszenarien bereits im Detail analysieren, bevor Messwerte aus dem Betrieb zur Verfügung stehen. Versorger können so frühzeitig fundierte Entscheidungen treffen und Ressourcen optimal nutzen.

Technische Informationen zur Software »AD-Net Fernwärme«

• »AD-Net Fernwärme« ist plattform-unabhängig und kann wahlweise unter Windows, Mac oder Linux eingesetzt werden.
• Die Ansteuerung der Software sowie die Visualisierung von Ergebnissen ist über eine eigens programmierte Benutzeroberfläche realisiert. Die Software selbst besteht aus einem C++-Rechenkern sowie einer Python-Schnittstelle.
• »AD-Net Fernwärme« verfügt über einen automatisierten STANET-Import für Netzwerktopologien, auch der Import eines GIS-Netzmodells ist möglich.

Kooperationen

Das Softwaretool wurde seit 2015 in Zusammenarbeit mit der GEF Ingenieur AG und den Technischen Werken Ludwigshafen in vom BMWK geförderten Forschungsprojekten entwickelt.