Referentie
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.

Productoverzicht

Artikelnummer: 750-8202

Controller PFC200; 2 x Ethernet, RS-232/-485

Artikelnummer: 750-8212

Controller PFC200; Tweede generatie; 2 x Ethernet, RS-232/-485

De energietransitie wordt door de klant gedreven

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.

Klimaatvriendelijke energieoplossingen

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.

Digitalisering van het warmtenet

De digitalisering vordert in de loop der tijd eveneens. Hierbij gaat het erom de efficiëntie van stadsverwarmingsnetten te verhogen. Avacon Natur voorziet momenteel ongeveer 100 energiesystemen met systeemverdelers van WAGO voor de registratie van gegevens. Een van deze gebouwen in de vestiging Lüneburg-Bockelsberg voorziet de Leuphana Universität en een aangrenzende woonwijk van warmte en bovendien voorziet het Audimax van de universiteit in koude voor de serverruimten en de klimaatregeling van de hoorzalen. Het Avacon-verwarmingsnet op de locatie bestaat uit drie deelnetten en is 3,3 kilometer lang. Het bevat 55 overdrachtstations in de woonwijk en een centrale warmteoverdrachtspunt voor de universiteit. Het downstreamnetwerk op het universiteitsterrein is de verantwoordelijkheid van de Leuphana Universität.

De subnetten worden met verschillende aanvoertemperaturen gebruikt. De hier geïnstalleerde blokverwarmingscentrales vormen het hart van de warmteproductie en worden van duurzame energie in de vorm van bioaardgas voorzien. Door de digitalisering van het warmtenet moeten deze bedrijven hun potentieel aan warmtekrachtkoppeling door een nog intelligentere bedrijfsmodus optimaal benutten. Frequent starten en stilleggen van de motoren gaat ten koste van de levensduur en het rendement. Ook dat kan de digitalisering een halt toeroepen.

Toegevoegde waarde via de cloud

"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."

Het WAGO-systeem biedt ons zodoende de mogelijkheid om naast het verzamelen van gegevens via open interfaces ook besturings- en regelingstechnische functies in kaart te brengen.

Lars Baumann, hoofd asset management bij Avacon Natur GmbH

Vrije programmering, maximale veiligheid

De industriële standaard, de ondersteuning van open protocollen, de openheid van de veldbus en de flexibiliteit door de vrije programmering via CoDeSys spreken boekdelen voor het WAGO-systeem. "Het WAGO-systeem biedt ons dus de mogelijkheid om naast het verzamelen van gegevens via open interfaces ook besturings- en regelingstechnische functies in kaart te brengen", aldus Baumann. "Met WAGO hebben we een sterke partner gevonden waarmee we als partners onze projecten en de hiervoor optimale programmering verder kunnen ontwikkelen", benadrukt Klesse. Avacon Natur maakt voor de eerste analyse van gegevens van energiesystemen en warmtenetwerken gebruik van de op het cloud-computingplatform Microsoft Azure gebaseerde WAGO Cloud. Hierdoor kunnen niet alleen medewerkers van het asset management in de centrale van het bedrijf, maar ook de decentrale medewerkers ter plaatse de gegevens van alle energie-installaties te allen tijde controleren. De WAGO Cloud slaat alle meetgegevens op en dient als interface voor het reeds aanwezige, eveneens in het MS Azure-platform gebruikte managementsysteem voor energiegegevens van de Avacon Natur. Dit managementsysteem voor energiegegevens voert automatisch plausibiliteitscontroles van de tellerstanden uit, bewaakt de efficiëntie van de energie-installaties en wordt gebruikt voor rapportage. Naast de functionele aspecten werd ook het thema veiligheid belicht. Dankzij een geharde firmware en de codering van alle gegevens is het vrijwel uitgesloten dat derden toegang krijgen tot de gegevens in de cloud.

Het WAGO-systeem biedt ons zodoende de mogelijkheid om naast het verzamelen van gegevens via open interfaces ook besturings- en regelingstechnische functies in kaart te brengen.

Lars Baumann, hoofd asset management bij Avacon Natur GmbH

Prognosegebaseerde netwerkbesturing

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

Tolk voor het zenuwcentrum

Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm Netz GmbH heeft de afstandstechniek omgeschakeld naar een toekomstbestendige netwerkstructuur. Een protocolomvormer van WAGO zorgt hierbij voor een optimale communicatie.