Smarte Nahwärme in St. Hubert am Niederrhein

Begleitet durch eine Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Mario Adam am Zentrum für Innovative Energiesysteme (ZIES) der Hochschule Düsseldorf (HSD) wird das innovative Wärmenetz der Stadtwerke Kempen im Forschungsprojekt „BestHeatNet“. Es wird mit rund 1,2 Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Energieforschungsprogramms gefördert. Im St.-Huberter Neubauquartier „Auf dem Zanger“ in Kempen am Niederrhein soll das neugebaute Wärmenetz für 5 Jahre zum Reallabor werden. Es soll die Flexibilität bieten, um einerseits auf die Nachfrage im Wohnquartier, andererseits auf das fluktuierende Angebot der erneuerbaren Energien im Wärme- und Strombereich zu reagieren. Kombiniert werden dazu 200 Quadratmeter Solarthermie-Vakuumröhrenkollektoren, Po­wer-to-Heat mit Wärmepumpe und Elektroheizstab, eine Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage (KWK), ein Spitzenlastkessel und eine Photovoltaik-Anlage mit Batterie. Der Anteil erneuerbarer Energien aus lokaler Produktion soll rund 30 Prozent betragen und ließe sich durch Bezug von Biogas und Ökostrom weiter steigern. Das Forschungsziel besteht in der Entwicklung eines intelligenten Optimierungs- und Regelungsverfahrens. Dieses soll unter ständig ändernden Randbedingungen zu jeder Zeit den passenden Wärmeerzeuger einschalten. Ändert sich das Wetter, der Strompreis oder der Wärmebedarf, muss das System geeignet reagieren. Dafür sind die Geräte untereinander vernetzt: Bei hohem Strompreis läuft z.B. die KWK-Anlage und deren Strom wird entweder ins Netz eingespeist oder zum Antrieb der Wärmepumpe verwendet. Bei niedrigen Strompreisen bezieht die Wärmepumpe Strom aus dem Netz und die KWK-Anlage steht still. Dies wirkt zudem stabilisierend auf das Stromnetz. „Der Clou ist die Nutzung neuronaler Netze, also künstlicher Intelligenz, in einem solchen System“, erklärt Prof. Adam. „Die Regelung ist selbstlernend und erkennt zum Beispiel Zeiten hohen und niedrigen Wärmeverbrauchs und sich änderndes Nutzerverhalten. Es greift unter anderem auf Wetterprognosen zu und kann dadurch die solare Wärmeproduktion stundengenau voraussagen.“ Das intelligente Nahwärmenetz „Auf dem Zanger“ soll als Blaupause dienen, nicht zuletzt für die künftige Entwicklung des zentralen Kempener Ferwärmenetzes, das in rund drei Jahren mit einer 12 Hektar großen Solarkollektoranlage ausgestattet werden soll. Text: gb Foto: Stadtwerke Kempen