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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A HEAT NETWORK, CONTROL UNIT AND HEAT EXCHANGE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/204439
Kind Code:
A1
Abstract:
What is proposed is a method for controlling a heat network to which one or more heat consumers and/or one or more heat generators are connected, and for which heat network provision is made for a defined operating schedule at least within a time interval, having the following steps: - (S1) ascertaining a differential amount of heat within the heat network through measured values in relation to the defined operating schedule; - (S2) transmitting the differential amount of heat to a local energy market platform; - (S3a) determining the heat consumers and a compensation amount of heat to be consumed, this being associated with the respective determined heat consumer and intended to compensate the differential amount of heat, by way of the local energy market platform; and/or - (S3b) determining the heat generators and a compensation amount of heat to be provided, this being associated with the respective determined heat generator and intended to compensate the differential amount of heat, by way of the local energy market platform; and (S4) - transmitting a data signal from the local energy market platform to the heat consumers and/or heat generators determined for compensating the differential amount of heat, wherein the data signal triggers the consumption and/or the provision of the determined respective compensation amount of heat. The invention furthermore relates to a control unit and to a heat exchange system.

Inventors:
THIEM SEBASTIAN (DE)
NIESSEN STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/053166
Publication Date:
October 14, 2021
Filing Date:
February 10, 2021
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
F24D10/00; F24D12/02; F24D19/10; G05D23/19; G06Q10/06; G06Q50/06
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Steuerung eines Wärmenetzes, an welchem ein oder mehrere Wärmeverbraucher und/oder ein oder mehrere Wär meerzeuger angeschlossen sind, und für welches Wärmenetz we nigstens innerhalb eines Zeitbereiches ein festgelegter Be triebsfahrplan vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Schritte:

- (Sl) Ermitteln einer Differenzwärmemenge innerhalb des Wär menetzes mittels Messwerten bezüglich des festgelegten Be triebstahrplans;

- (S2) Übermitteln der Differenzwärmemenge an eine lokale Energiemarktplattform;

- (S3a) Bestimmen der Wärmeverbraucher und einer zum jeweili gen bestimmten Wärmeverbraucher zugehörigen zu verbrauchenden Ausgleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärme menge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform; und/oder

- (S3b) Bestimmen der Wärmeerzeuger und einer zum jeweiligen bestimmten Wärmeerzeuger zugehörigen bereitzustellenden Aus gleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform; und

- (S4) Übermitteln eines Datensignals von der lokalen Ener giemarktmarktplattform an die für den Ausgleich der Diffe renzwärmemenge bestimmten Wärmeverbraucher und/oder bestimm ten Wärmeerzeuger, wobei das Datensignal den Verbrauch und/oder die Bereitstellung der bestimmten jeweiligen Aus gleichswärmemenge auslöst.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Wärmenetz durch eine bezüglich der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger zentralen Steuerungseinheit gesteuert wird, wobei das Ermitteln der Differenzwärmemenge und das Übermitteln der ermittelten Differenzwärmemenge an die lokale Energiemarktplattform durch die zentrale Steuerungseinheit erfolgt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass das Ermitteln der Differenzwärmemenge und das Übermit teln der ermittelten Differenzwärmemenge an die lokale Ener giemarktplattform durch wenigstens einen der Wärmeverbraucher und/oder durch wenigstens einen der Wärmeerzeuger erfolgt.

4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet dadurch, dass zum Bestimmen der beitragenden Wärmeverbraucher durch die lokale Energiemarktplattform, je der Wärmeverbraucher eine durch diesen innerhalb des Zeitbe reiches maximal verbrauchbare Wärmemenge an die lokale Ener giemarktplattform übermittelt.

5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet dadurch, dass zum Bestimmen der beitragenden Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform, jeder Wärmeerzeuger eine durch diesen innerhalb des Zeitbereiches minimal bereitstellbare Wärmemenge an die lokale Energie marktplattform übermittelt.

6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, dass die maximal verbrauchbare Wärmemenge und/oder die mini mal bereitstellbare Wärmemenge durch ein Energiemanagement system des jeweiligen Wärmeverbrauchers beziehungsweise des jeweiligen Wärmeerzeugers ermittelt und an die lokale Ener giemarktplattform übermittelt wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass das Energiemanagementsystem zur Ermittlung eine Optimierung des jeweiligen Betriebes des Wärmeverbrauchers beziehungswei se des jeweiligen Wärmeerzeugers durchführt.

8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet dadurch, dass beim Ermitteln der beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger ein jeweiliger spezi fischer Kohlenstoffdioxidemissionswert, ein jeweiliger Wert des Primärenergieeinsatzes und/oder ein jeweiliges Entgelt der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform berücksichtigt wird.

9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet dadurch, dass zum Ermitteln der Differenzwärme menge

- Messwerte bezüglich eines Temperaturdrift des Wärmenetzes bezüglich des festgelegten Betriebsfahrplans, insbesondere innerhalb eines Teils des Wärmenetzes;

- Messwerte bezüglich Temperatur, insbesondere Vorlauftempe- ratur und/oder Rücklauftemperatur, Wärmemenge, Wärmeleistung der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger; und/oder

- Messwerte bezüglich Speicherzustände von thermischen Ener giespeichern, insbesondere von Wärmespeichern; herangezogen werden.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass das Ermitteln der Differenzwärmemenge durch einen Abgleich der Messwerte mit historischen Messwerten, mit festgelegten Schwellenwerten und/oder mit mathematischen Modellen und/oder Simulationen erfolgt.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, gekenn zeichnet dadurch, dass das Datensignal über die zentrale Steuereinheit des Wärmenetzes an die beitragenden Wärmever braucher und/oder beitragenden Wärmeerzeuger übermittelt wird.

12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet dadurch, dass nach dem Verbrauch und/oder der Erzeugung der jeweiligen Ausgleichswärmemenge eine messwert basierte Ermittlung erfolgt, ob der Betrieb des Wärmenetzes betriebsfahrplangemäß ist.

13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 12, gekenn zeichnet dadurch, dass diejenigen Wärmeverbraucher und/oder diejenigen Wärmeerzeuger durch die Steuereinheit ermittelt werden, die ursächlich für die Differenzwärmemenge bezüglich des festgelegten Betriebsfahrplans des Wärmenetzes sind.

14. Steuerungseinheit zur Steuerung eines Wärmenetzes, dadurch gekennzeichnet, dass diese dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß der Ansprüche 2 bis 13 durchzuführen.

15. Wärmeaustauschsystem, umfassend einen oder mehrere Wärme verbraucher und/oder einen oder mehrere Wärmeerzeuger, ein Wärmenetz, wobei die Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeer zeuger an das Wärmenetz angeschlossen sind, eine Steuerungs einheit und eine lokale Energiemarktplattform, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeer zeuger, die Steuerungseinheit sowie die lokale Energiemarkt plattform dazu ausgebildet sind, ein Verfahren gemäß der An sprüche 2 bis 13 durchzuführen.

Description:
Beschreibung

Verfahren zur Steuerung eines Wärmenetzes, Steuerungseinheit sowie Wärmeaustauschsystem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Wär menetzes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Steuerungseinheit zur Steuerung eines Wärmenetzes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 14 sowie ein Wärmeaustausch system gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 15.

Innerhalb von netzwerkbasierten Energieversorgungssystemen, insbesondere in Verteilernetzen, können Probleme aufgrund ei ner Abweichung von einer Vorhersage im Sinne eines Betriebs fahrplans auftreten. Insbesondere ist eine Abweichung von ge planter Erzeugung, Verbrauch und Speicherung möglich, sodass beispielsweise keine ausreichende Erzeugung vorhanden ist und somit der geplante Verbrauch nicht gedeckt werden kann.

Für elektrische Verteilernetze wird zur Lösung des oben ge nannten Problems sogenannte Regelleistung/Reserveleistung vorgehalten beziehungsweise abgerufen.

Für Wärmenetze, wie beispielsweise Nahwärmenetze oder Fern wärmenetze, wird versucht, das genannte Problem durch aus dem Augenblick heraus wenig effiziente Maßnahmen zu beheben oder solche Probleme werden gänzlich ignoriert. Ein koordiniertes Verfahren zur Behebung solcher Probleme ist für Wärmenetze nicht bekannt.

Insbesondere im Hinblick auf einen lokalen Handel von Wärme ist eine technische Lösung des genannten Problems für Wärme netze anzustreben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bereitstellung und Verwendung von Reserveleistung beziehungs weise von Reservewärme für ein Wärmenetz zu ermöglichen. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1, durch eine Steuerungseinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 14 sowie durch ein Wärmeaustauschsystem mit den Merkmalen des unabhän gigen Patentanspruches 15 gelöst. In den abhängigen Patentan sprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun gen der Erfindung angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Wärmenet zes, an welchem ein oder mehrere Wärmeverbraucher und/oder ein oder mehrere Wärmeerzeuger angeschlossen sind, und für welches Wärmenetz wenigstens innerhalb eines Zeitbereiches ein festgelegter Betriebsfahrplan vorgesehen ist, ist wenigs tens durch die folgenden Schritte gekennzeichnet:

- Ermitteln einer Differenzwärmemenge innerhalb des Wärmenet zes mittels Messwerten bezüglich des festgelegten Betriebs fahrplans;

- Übermitteln der Differenzwärmemenge an eine lokale Energie marktplattform;

- Bestimmen der Wärmeverbraucher und einer zum jeweiligen be stimmten Wärmeverbraucher zugehörigen zu verbrauchenden Aus gleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform; und/oder

- Bestimmen der Wärmeerzeuger und einer zum jeweiligen be stimmten Wärmeerzeuger zugehörigen bereitzustellenden Aus gleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform; und

- Übermitteln eines Datensignals von der lokalen Energie marktplattform an die für den Ausgleich der Differenzwärme menge bestimmten Wärmeverbraucher und/oder bestimmten Wärme erzeuger, wobei das Datensignal den Verbrauch und/oder die Bereitstellung der bestimmten jeweiligen Ausgleichswärmemenge auslöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder eine oder mehrere Funktionen, Merkmale und/oder Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können computergestützt sein. Vorliegend umfasst der Begriff der Steuerung ein Regeln.

Ein Wärmeverbrauch ist jede Art von Verbrauch von Wärme aus dem Wärmenetz, insbesondere eine Wärmespeicherung mittels ei nes thermischen Energiespeichers, beispielsweise mittels ei nes Wärmespeichers.

Eine Wärmebereitstellung ist jede Art von Einspeisung von Wärme in das Wärmenetz, insbesondere durch eine Wärmeerzeu gung und/oder eine Einspeisung aus einem thermischen Energie speicher, beispielsweise aus einem Wärmespeicher.

Ein Wärmeverbraucher ist insbesondere ein Energiesystem, das einen Wärmeverbrauch aufweist, beispielsweise ein Gebäude, ein Wohngebäude, ein Bürogebäude und/oder eine industrielle Anlage.

Ein Wärmeerzeuger ist insbesondere ein Energiesystem, das ei ne Wärmebereitstellung aufweist, beispielsweise ein Gebäude, ein Wohngebäude, ein Bürogebäude und/oder eine industrielle Anlage.

Bevorzugt ist das Wärmenetz ein Nahwärmenetz und/oder Fern wärmenetz.

Die Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeerzeuger sind an das Wärmenetz zum Wärmeaustausch angeschlossen, typischerweise über einen Wärmetauscher, der eine jeweilige Wärmeausspeisung (Wärmeverbrauch) und/oder eine jeweilige Wärmeeinspeisung aus beziehungsweise in das Wärmenetz ermöglicht. Die Wärmever braucher und/oder Wärmeerzeuger bilden somit die Anschluss teilnehmer des Wärmenetzes aus.

Eine Differenzwärmemenge ist beispielsweise durch eine Abwei chung von geforderten und/oder zulässigen Temperaturen und/oder Wärmefehlmengen gegenüber nach dem Betriebsfahrplan geplanten Wärmemengen gekennzeichnet. Eine solche Abweichung kann als Problem innerhalb des Wärmenetzes bezeichnet werden. Eine Differenzwärmemenge ist insbesondere durch einen fehlen den Wärmeverbrauch oder durch eine fehlende Wärmeerzeugung gekennzeichnet .

Eine Ausgleichswärmemenge ist zum Ausgleich der Differenzwär memenge vorgesehen, wenn diese wenigstens teilweise zum Aus gleich, typischerweise zur Verringerung der Differenzwärme menge, beiträgt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung liegt innerhalb des Zeitbe reiches und innerhalb des Wärmenetzes eine Differenz zwischen geplanten Wärmverbrauch und/oder geplanter Wärmebereitstel lung vor. Die Planung ist hierbei durch den Betriebsfahrplan des Wärmenetzes festgelegt, der typischerweise vorab des ge nannten Zeitbereiches festgelegt, ermittelt oder berechnet wird. Ein solcher Betriebsfahrplan bildet somit eine Vorher sage bezüglich des Betriebes des Wärmenetzes für den genann ten Zeitbereich aus.

Die Differenz beziehungsweise der Unterschied zwischen Pla nung, die durch den Betriebsfahrplan ausgebildet wird, und dem tatsächlichen Zustand des Wärmenetzes stellt typischer weise ein technisches Problem dar, welches durch die vorlie gende Erfindung wenigstens teilweise gelöst oder ausgeräumt wird.

Hierzu wird in einem ersten Schritt die Differenzwärmemenge ermittelt. Die Differenzwärmemenge ist die Wärmemenge, die im Hinblick auf den Betriebsfahrplan zur Deckung der Wärmelast, das heißt zur Deckung des Wärmeverbrauchs fehlt, oder die im Hinblick auf den Betriebsfahrplan zu viel bereitgestellt, insbesondere erzeugt, wurde. Mit anderen Worten kennzeichnet die ermittelte Differenzwärmemenge einen Wärmeunterschuss o- der einen Wärmeüberschuss innerhalb des Wärmenetzes. Hierbei kann der Wärmeunterschuss beziehungsweise der Wärmeüberschuss lediglich lokal in einem Teil des Wärmenetzes (Teilnetz oder Subnetz) vorliegen. Es muss somit nicht das gesamte Wärmenetz betroffen sein. Das Ermitteln der Differenzwärmemenge erfolgt basierend auf Messwerten, beispielsweise einer Temperatur. Zum Ermitteln der Differenzwärmemenge ist insbesondere hierzu ebenfalls das Ermitteln eines Temperaturunterschiedes bezüglich einer ge planten Betriebstemperatur, gegebenenfalls in einem Bereich oder einer Stelle des Wärmenetzes, und der gemessenen Tempe ratur ausreichend. Mit anderen Worten können Temperatur und Wärme vorliegend als äquivalent angesehen werden. Weiterhin korrespondiert eine innerhalb des Zeitbereiches verbrauchte oder bereitgestellte Wärme zu einer zugehörigen Wärmeleistung innerhalb des Zeitbereiches, sodass ebenfalls Wärme bezie hungsweise Wärmemenge und Wärmeleistung vorliegend äquivalent sind.

Die ermittelte Differenzwärmemenge, die ein Problem innerhalb des Wärmenetzes kennzeichnet, wird an die lokale Energie marktplattform übermittelt. Insbesondere ist die lokale Ener giemarktplattform als lokale Wärmemarktplattform ausgebildet, die einen Austausch zwischen lokal verbrauchter und lokal er zeugter Wärme ermöglicht. Für den lokalen Austausch elektri scher Energie ist eine solche lokale Energiemarktplattform beispielsweise aus dem Dokument EP 3518369 Al bekannt.

Durch die lokale Energiemarktplattform können somit die Wär meverbraucher und Wärmeerzeuger (Energiesysteme) lokal gewon nene Energie, insbesondere thermische Energie oder ergänzend elektrische Energie (Strom), untereinander austauschen und handeln. Hierbei ermöglicht es die lokale Energiemarktplatt form durch ihre dezentrale technische Ausgestaltung die loka le gewonnene Wärme effizient mit dem lokalen Wärmeverbrauch abzustimmen. Somit ist die lokale Energiemarktplattform be sonders im Hinblick auf erneuerbare Energien, die typischer weise lokal gewonnen werden, vorteilhaft.

In einem weiteren Schritt beziehungsweise in weiteren Schrit ten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch die lokale Energiemarktplattform diejenigen Wärmeverbraucher und dieje- nigen Wärmeerzeuger einschließlich zugehöriger Wärmemengen bestimmt, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge eine je weilige Ausgleichswärmemenge verbrauchen beziehungsweise be reitstellen. Mit anderen Worten werden die zur Reserveleis tung/Reservewärme beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wär meerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform bestimmt. Beispielsweise übermittelt hierzu jeder Wärmeverbraucher und/oder jeder Wärmeerzeuger eine Ausgleichswärmemenge in Form eines Angebotes an die lokale Energiemarktplattform, die die Angebote, typischerweise basierend auf einer Optimierung (Marktalgorithmus), in Übereinstimmung bringt, wodurch die beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger und ihre jeweils zugehörige Ausgleichwärmemenge bestimmt werden.

Nach dem Bestimmen der beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform übermit telt die lokale Energiemarktplattform ein Datensignal an die beitragenden, das heißt bestimmten Wärmeverbrauchern bezie hungsweise Wärmeerzeugern, welches derart ausgestaltet ist, dass die bestimmte jeweilige Ausgleichwärmemenge verbraucht oder bereitgestellt wird. Durch das Datensignal werden bei spielsweise energietechnische Anlagen der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger angeschaltet, zugeschaltet, abgeschal tet und/oder in ihrem Betrieb verändert, wobei die tatsächli che unmittelbare Betriebssteuerung der Anlagen hierbei dem jeweiligen Wärmeverbraucher/Wärmeerzeuger und/oder einem Energiemanagementsystem des jeweiligen Wärmeverbrau chers/Wärmeerzeugers überlassen werden kann. Das Datensignal der lokalen Energiemarktplattform bildet hierbei lediglich den Auslöser für die genannten betrieblichen Abläufe aus, die dann letztlich zum Wärmeaustausch, das heißt zum Verbrauch und/oder zur Bereitstellung der jeweiligen Ausgleichswärme menge führen. Insbesondere ist das Datensignal ein Preissig nal, das heißt ein Datensignal, welches eine kostenvorteil hafte Bereitstellung und/oder einen kostenvorteilhaften Ver brauch kennzeichnet. Durch die Ausgleichwärmemengen wird vorteilhafterweise das Problem innerhalb des Wärmenetzes vermindert und bestenfalls gelöst. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist deshalb möglich, da Wärmenetze im Gegensatz zu elektrischen Netzen träge sind. Dadurch können die Ausgleichswärmemengen, die in Summe einer Reservewärmemenge entsprechen und analog zur Re serveenergie in elektrischen Netze wirken, in Echtzeit be stimmt und bereitgestellt werden. Die vorliegende Erfindung nutzt gerade diese Trägheit von Wärmenetzen und bildet somit die technische Grundlage für einen Echtzeithandel von Reser ven innerhalb eines thermischen Netzes. Dadurch bildet die vorliegende Erfindung eine vorteilhafte Ergänzung zu einem Day-Ahead-Handel für Wärme, der bevorzugt ebenfalls durch die lokale Energiemarktplattform bereitgestellt beziehungsweise durchgeführt wird.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass vorab einem Problem keine Regelleistung beziehungsweise Re gelenergie (Reservewärmemenge) vorgehalten werden muss. Den noch kann vorteilhafterweise kurzfristig auf Probleme effi zient reagiert werden. Insgesamt wird dadurch vorteilhafter weise die energetische Effizienz des Wärmenetzes verbessert. Weiterhin können vorteilhafterweise technische sowie ökologi sche Probleme innerhalb von Wärmenetzen verbessert oder ver mieden werden.

Mittels der vorliegenden Erfindung können somit Vorhersageab weichungen/Planungsabweichungen oder auch kurzfristige Prob leme innerhalb des Wärmenetzes möglichst effizient verbessert beziehungsweise gemildert oder ausgeräumt werden. Hierzu wir ken die Trägheit des Wärmenetzes und die Ermittlung der Aus gleichswärmemengen durch die lokale Energiemarktplattform in vorteilhafter Weise synergetisch zusammen.

Die erfindungsgemäße Steuerungseinheit zur Steuerung eines Wärmenetzes ist dadurch gekennzeichnet, dass diese dazu aus gebildet ist, ein Verfahren gemäß der Ansprüche 2 bis 13 durchzuführen . Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren gleichartige und gleichwertige Vorteile und Ausgestaltungen.

Das erfindungsgemäße Wärmeaustauschsystem umfasst einen oder mehrere Wärmeverbraucher und/oder einen oder mehrere Wärmeer zeuger, ein Wärmenetz, wobei die Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeerzeuger an das Wärmenetz angeschlossen sind, eine Steuerungseinheit und eine lokale Energiemarktplattform. Das erfindungsgemäße Wärmeaustauschsystem ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeerzeu ger, die Steuerungseinheit sowie die lokale Energiemarkt plattform dazu ausgebildet sind, ein Verfahren gemäß der An sprüche 2 bis 13 durchzuführen.

Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren gleichartige und gleichwertige Vorteile und Ausgestaltungen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Wärmenetz durch eine bezüglich der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger zentralen Steuerungseinheit gesteuert, wobei das Ermitteln der Differenzwärmemenge und das Übermit teln der ermittelten Differenzwärmemenge an die lokale Ener giemarktplattform durch die zentrale Steuerungseinheit er folgt.

Mit anderen Worten wird das Wärmenetz zentralisiert durch die Steuerungseinheit gesteuert. Typischerweise wird eine solche zentrale Steuerungseinheit durch einen Betreiber des Wärme netzes, beispielsweise einen Nahwärmeversorger und/oder einem Fernwärmeversorger, betrieben. Ein solcher Wärmenetzbetreiber weist vorteilhafterweise bereits die technischen Anlagen auf, beispielsweise Messvorrichtungen, um ein Problem innerhalb des Wärmenetzes, beispielsweise ein Wegdriften einer Tempera tur innerhalb eines Teils des Wärmenetzes, festzustellen und die zugehörige Differenzwärmemenge zu ermitteln. Die Steue rungseinheit kann hierbei zur Verarbeitung der Messwerte aus gebildet sein. Die Steuerungseinheit gibt dann diese Informa- tionen beziehungsweise die bearbeiteten oder aufbereiteten Informationen/Daten/Messwerte - sozusagen bezüglich der An schlussteilnehmer des Wärmenetzes gesammelt - an die lokale Energiemarktplattform weiter.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Ermitteln der Differenzwärmemenge und das Übermitteln der ermittelten Differenzwärmemenge an die lokale Energiemarkt plattform durch wenigstens einen der Wärmeverbraucher und/oder durch wenigstens einen der Wärmeerzeuger.

Mit anderen Worten erfolgt das Ermitteln und das Übermitteln der Differenzwärmemenge an die lokale Energiemarktplattform alternativ oder ergänzend direkt durch die Anschlussteilneh- mer des Wärmenetzes. Vorteilhafterweise können die Wärmever braucher und/oder Wärmeerzeuger durch das eigenständige Er mitteln der Differenzwärmemenge selbst ein Problem innerhalb des Wärmenetzes, insbesondere im Bereich ihres Anschlusspunk tes an das Wärmenetz, feststellen. Hierbei könnte ein Teil der Anschlussteilnehmer über die Steuerungseinheit und ein weiterer Teil der Anschlussteilnehmer direkt mit der lokalen Energiemarktplattform kommunizieren.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung über mittelt zum Bestimmen der beitragenden Wärmeverbraucher durch die lokale Energiemarktplattform, jeder Wärmeverbraucher eine durch diesen innerhalb des Zeitbereiches maximal verbrauchba re Wärmemenge an die lokale Energiemarktplattform.

Dadurch wird vorteilhafterweise ein technisch realisierbares Angebot des jeweiligen Wärmeverbrauchers an die lokale Ener giemarktplattform übermittelt. Vorteilhafterweise berücksich tigt dieses Angebot technische Rahmenbedingungen der jeweili gen Wärmeverbraucher. Dadurch wird vorteilhafterweise sicher gestellt, dass die durch die lokale Energiemarktplattform er mittelten Ausgleichswärmemengen durch die jeweiligen bestimm ten Wärmeverbraucher technisch umgesetzt werden können. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung übermit telt zum Bestimmen der beitragenden Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform, jeder Wärmeerzeuger eine durch diesen innerhalb des Zeitbereiches minimal bereitstellbare Wärmemenge an die lokale Energiemarktplattform.

Dadurch wird vorteilhafterweise ein technisch realisierbares Angebot des jeweiligen Wärmeerzeugers an die lokale Energie marktplattform übermittelt. Vorteilhafterweise berücksichtigt dieses Angebot technische Rahmenbedingungen der jeweiligen Wärmeerzeuger. Dadurch wird vorteilhafterweise sicherge stellt, dass die durch die lokale Energiemarktplattform er mittelten Ausgleichswärmemengen durch die jeweiligen bestimm ten Wärmeerzeuger technisch umgesetzt werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die maximal verbrauchbare Wärmemenge und/oder die minimal be- reitstellbare Wärmemenge durch ein Energiemanagementsystem des jeweiligen Wärmeverbrauchers beziehungsweise des jeweili gen Wärmeerzeugers ermittelt und an die lokale Energiemarkt plattform übermittelt.

Mit anderen Worten weist wenigstens ein Teil der Wärmever braucher und/oder wenigstens ein Teil der Wärmeerzeuger ein Energiemanagementsystem auf. Das Energiemanagementsystem ist hierbei wenigstens dazu ausgebildet, den internen Betrieb, insbesondere im Hinblick auf Wärmeverbrauch und Wärmeerzeu gung, des jeweiligen Wärmeverbrauchers beziehungsweise Wärme erzeugers zu steuern. Hierbei ist das jeweilige Energiemana gementsystem dazu ausgebildet, mit der lokalen Energiemarkt plattform Daten/Informationen, beispielsweise über das Inter net und/oder cloudbasiert, auszutauschen.

Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn das Energiemanage mentsystem zur Ermittlung eine Optimierung des jeweiligen Be triebes des Wärmeverbrauchers beziehungsweise des jeweiligen Betriebes des Wärmeerzeugers durchführt. Dadurch kann vorteilhafterweise eine möglichst effiziente Be hebung des Problems innerhalb des Wärmenetzes erfolgen, wobei sich hierbei die an der Ausgleichswärmemenge teilnehmenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger sinnbildlich selbst optimieren. Hierzu können kurzfristige Vorhersagen für Wärme lasten, Wärmeerzeugung, Wärmespeicherung und dergleichen be rücksichtigt und an die lokale Energiemarktplattform in Form eines Angebotes übermittelt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird beim Ermitteln der beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeer zeuger ein jeweiliger spezifischer Kohlenstoffdioxidemissi onswert, ein jeweiliger Wert des Primärenergieeinsatzes und/oder ein jeweiliges Entgelt der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform berück sichtigt.

Hierbei werden die genannten Kenndaten, wie spezifischer Koh lenstoffdioxidemissionswert, Primärenergieeinsatz und/oder Entgelt, durch die jeweiligen Wärmeverbraucher beziehungswei se Wärmeerzeuger an die Steuerungseinheit oder direkt an die lokale Energiemarktplattform übermittelt. Dadurch können vor teilhafterweise weitere technisch sinnvolle Kriterien, wie beispielsweise eine möglichst geringe Kohlenstoffdioxidemis- sion und/oder eine möglichst kostengünstigste Behebung des Problems berücksichtigt werden. Insbesondere wird dadurch si chergestellt werden, dass für die Ausgleichswärmemenge keine Emissionsgrenzwerte überschritten werden. Beispielsweise muss hierzu ein Wärmeerzeuger seine Gaskesselerzeugung herunter fahren und seine Wärmepumpenerzeugung entsprechend hochfah ren.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zum Ermitteln der Differenzwärmemenge

- Messwerte bezüglich eines Temperaturdrift des Wärmenetzes bezüglich des festgelegten Betriebsfahrplans, insbesondere innerhalb eines Teils des Wärmenetzes; - Messwerte bezüglich Temperatur, insbesondere Vorlauftempe- ratur und/oder Rücklauftemperatur, Wärmemenge, Wärmeleistung der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger; und/oder

- Messwerte bezüglich Speicherzuständen von thermischen Ener giespeichern, insbesondere von Wärmespeichern; herangezogen .

Dadurch wird vorteilhafterweise das Ermitteln der Differenz wärmemenge verbessert. Insgesamt kann vorteilhafterweise durch die genannten Maßnahmen/Messwerte ein Problem innerhalb des Wärmenetzes festgestellt werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Ermitteln der Diffe renzwärmemenge durch einen Abgleich der Messwerte mit histo rischen Messwerten, mit festgelegten Schwellenwerten und/oder mit mathematischen Modellen und/oder Simulationen erfolgt.

Dadurch wird vorteilhafterweise das Ermitteln der Differenz wärmemenge weiter verbessert. Je besser die Differenzwärme menge und somit der Zustand des Wärmenetzes erfasst werden kann, desto effizienter können die Gegenmaßnahmen in Form der Ausgleichwärmemengen bestimmt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Datensignal über die zentrale Steuerungseinheit des Wärmenet zes an die beitragenden Wärmeverbraucher und/oder beitragen den Wärmeerzeuger übermittelt.

Mit anderen Worten übermittelt zunächst die lokale Energie marktplattform die beitragenden Wärmeverbraucher und/oder die beitragenden Wärmeerzeuger sowie die zugehörigen Ausgleichs wärmemengen an die zentrale Steuerungsplattform, die dann die beitragenden Wärmeverbraucher beziehungsweise Wärmeverbrau cher informiert und somit einen entsprechenden Wärmeverbrauch und/oder eine entsprechende Wärmebereitstellung auslöst. Vor teilhafterweise wird dadurch eine bezüglich des Wärmenetzes zentralisierte Koordination der Behebung des Problems ermög licht. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt nach dem Verbrauch und/oder der Erzeugung der jeweiligen Aus gleichswärmemenge eine messwertbasierte Ermittlung, ob der Betrieb des Wärmenetzes betriebsfahrplangemäß ist.

Dadurch wird vorteilhafterweise der Erfolg der Maßnahme si chergestellt, das heißt, dass das Wärmenetz anschließend wie der betriebsfahrplangemäß betrieben werden kann. Sollte bei dieser Überprüfung weiterhin ein Problem bestehen, so kann wieder gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen vorgegangen werden. Alternativ oder ergänzend könnte die lokale Energiemarktplattform direkt durchsteuern und somit den Wärmeverbrauch der Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeerzeugung der Wärmeerzeuger solange direkt steuern, bis das Problem im Wesentlichen vollständig behoben ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden diejenigen Wärmeverbraucher und/oder diejenigen Wärmeerzeuger durch die Steuereinheit ermittelt, die ursächlich für die Differenzwärmemenge bezüglich des festgelegten Betriebsfahr plans des Wärmenetzes sind.

Dadurch können vorteilhafterweise zukünftige Probleme redu ziert, abgemildert und/oder vermieden werden.

Weiterhin ist eine Vergütung der beitragenden Wärmeverbrau cher und/oder Wärmeerzeuger für ihren Beitrag (Wärmeverbrauch beziehungsweise Wärmeerzeugung) zur Problembehebung vorgese hen, insbesondere basierend auf den übermittelten Entgelten, beispielsweise Grenzpreisen. Hierbei ist es vorgesehen, dass die verursachenden Wärmeverbraucher und/oder verursachenden Wärmeerzeuger das entsprechende Entgelt tragen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbei spielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausge staltung der vorliegenden Erfindung.

Gleichartige, gleichwertige oder gleichwirkende Elemente kön nen in der Figur mit denselben Bezugszeichen versehen sein.

Gegenstand des Ausführungsbeispiels ist ein Wärmenetz mit mehreren Anschlussteilnehmern, das heißt mit mehreren Wärme verbrauchern und Wärmeerzeugern. Beispielsweise ein Nahwärme netz oder Fernwärmenetz, das mehrere Wohngebäude mit Wärme versorgt. Die Wohngebäude sind Wärmeverbraucher und können beispielsweise ebenfalls Wärme, insbesondere mittels einer Wärmepumpe, in das Wärmenetz einspeisen, das heißt bereit stellen beziehungsweise erzeugen. Die Wohngebäude können ebenfalls einen oder mehrere Wärmespeicher aufweisen. Somit kann ein Energiesystem, vorliegend die Wohngebäude, einen Wärmeverbraucher und einen Wärmeerzeuger ausbilden.

Weiterhin können die Anschlussteilnehmer des Wärmenetzes über eine zentrale Steuerungseinheit oder direkt mit einer lokalen Energiemarktplattform, die den Austausch der Wärme über das Wärmenetz koordiniert und einen Wärmehandel zwischen den An schlussteilnehmern ermöglicht, Informationen/Daten austau- schen. Mit anderen Worten sind die Anschlussteilnehmer ebenso Teilnehmer an der lokalen Energiemarktplattform.

In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird eine Diffe renzwärmemenge innerhalb des Wärmenetzes mittels Messwerten bezüglich des festgelegten Betriebsfahrplans ermittelt.

Mit anderen Worten besteht innerhalb des Wärmenetzes, insbe sondere innerhalb eines Teilbereiches des Wärmenetzes, ein Problem, das heißt eine Abweichung gegenüber dem festgelegten Betriebsfahrplan. Dieses Problem wird durch das Ermitteln der Differenzwärmemenge technisch charakterisiert. In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird die Diffe renzwärmemenge an die lokale Energiemarktplattform übermit telt.

Dies kann durch die Wärmeverbraucher beziehungsweise Wärmeer zeuger direkt oder über die zentrale Steuerungseinheit erfol gen. Dadurch ist die lokale Energiemarktplattform in Kenntnis über die Differenzwärmemenge.

In einem ersten dritten Schritt S3a des Verfahrens werden die Wärmeverbraucher und eine zum jeweiligen bestimmten Wärmever braucher zugehörige zu verbrauchenden Ausgleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform bestimmt.

Dies kann besonders bevorzugt basierend auf Angeboten der Wärmeverbraucher an die lokale Energiemarktplattform erfol gen.

In einem zweiten dritten Schritt S3b des Verfahrens werden alternativ oder ergänzend die Wärmeerzeuger und einer zum je weiligen bestimmten Wärmeerzeuger zugehörige bereitzustellen de Ausgleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwär memenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplatt form bestimmt.

Dies kann besonders bevorzugt basierend auf Angeboten der Wärmeverbraucher an die lokale Energiemarktplattform erfol gen.

Die dritten Schritte S3a und S3b können parallel erfolgen, sodass die Bestimmung der Wärmeerzeuger und Wärmeverbraucher im Wesentlichen zeitgleich erfolgt. Durch eine Optimierung werden die Schritte S3a und S3b typischerweise in einem ge meinsamen Schritt durchgeführt, das heißt durch das Lösen des Optimierungsproblems. Dies wird durch die lokale Energie marktplattform durchgeführt. In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens wird ein Datensig nal von der lokalen Energiemarktmarktplattform an die für den Ausgleich der Differenzwärmemenge bestimmten Wärmeverbraucher und/oder bestimmten Wärmeerzeuger übermittelt, wobei das Da- tensignal den Verbrauch und/oder die Bereitstellung der be stimmten jeweiligen Ausgleichswärmemenge auslöst.

Dadurch wird das Problem innerhalb das Wärmenetzes gemildert und bestenfalls behoben. Das Übermitteln kann über die zent- rale Steuerungseinheit erfolgen.

Das beschriebene Verfahren oder das Verfahren gemäß der vor liegenden Erfindung nutzt somit die Trägheit des Wärmenetzes gezielt und vorteilhaft aus, um einen Echtzeithandel von Re- servewärme beziehungsweise Ausgleichswärme für ein Wärmenetz technisch zu ermöglichen.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein geschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hie raus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

51 erster Schritt

52 zweite Schritt S3a erster dritter Schritt

S3b zweiter dritter Schritt

S4 vierter Schritt