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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Wärmenetzes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Steuerungseinheit zur Steuerung eines Wärmenetzes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 14 sowie ein Wärmeaustauschsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 15.
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Innerhalb von netzwerkbasierten Energieversorgungssystemen, insbesondere in Verteilernetzen, können Probleme aufgrund einer Abweichung von einer Vorhersage im Sinne eines Betriebsfahrplans auftreten. Insbesondere ist eine Abweichung von geplanter Erzeugung, Verbrauch und Speicherung möglich, sodass beispielsweise keine ausreichende Erzeugung vorhanden ist und somit der geplante Verbrauch nicht gedeckt werden kann.
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Für elektrische Verteilernetze wird zur Lösung des oben genannten Problems sogenannte Regelleistung/Reserveleistung vorgehalten beziehungsweise abgerufen.
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Für Wärmenetze, wie beispielsweise Nahwärmenetze oder Fernwärmenetze, 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.
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Insbesondere im Hinblick auf einen lokalen Handel von Wärme ist eine technische Lösung des genannten Problems für Wärmenetze anzustreben.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bereitstellung und Verwendung von Reserveleistung beziehungsweise von Reservewärme für ein Wärmenetz zu ermöglichen.
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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 unabhängigen Patentanspruches 15 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Wärmenetzes, 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 wenigstens durch die folgenden Schritte gekennzeichnet:
- - Ermitteln einer Differenzwärmemenge innerhalb des Wärmenetzes mittels Messwerten bezüglich des festgelegten Betriebsfahrplans;
- - Übermitteln der Differenzwärmemenge an eine lokale Energiemarktplattform;
- - Bestimmen der Wärmeverbraucher und einer zum jeweiligen bestimmten Wärmeverbraucher zugehörigen zu verbrauchenden Ausgleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform; und/oder
- - Bestimmen der Wärmeerzeuger und einer zum jeweiligen bestimmten Wärmeerzeuger zugehörigen bereitzustellenden Ausgleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform; und
- - Übermitteln eines Datensignals von der lokalen Energiemarktplattform an die für den Ausgleich der Differenzwärmemenge bestimmten Wärmeverbraucher und/oder bestimmten Wärmeerzeuger, wobei das Datensignal den Verbrauch und/oder die Bereitstellung der bestimmten jeweiligen Ausgleichswärmemenge auslöst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder eine oder mehrere Funktionen, Merkmale und/oder Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können computergestützt sein.
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Vorliegend umfasst der Begriff der Steuerung ein Regeln.
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Ein Wärmeverbrauch ist jede Art von Verbrauch von Wärme aus dem Wärmenetz, insbesondere eine Wärmespeicherung mittels eines thermischen Energiespeichers, beispielsweise mittels eines Wärmespeichers.
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Eine Wärmebereitstellung ist jede Art von Einspeisung von Wärme in das Wärmenetz, insbesondere durch eine Wärmeerzeugung und/oder eine Einspeisung aus einem thermischen Energiespeicher, beispielsweise aus einem Wärmespeicher.
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Ein Wärmeverbraucher ist insbesondere ein Energiesystem, das einen Wärmeverbrauch aufweist, beispielsweise ein Gebäude, ein Wohngebäude, ein Bürogebäude und/oder eine industrielle Anlage.
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Ein Wärmeerzeuger ist insbesondere ein Energiesystem, das eine Wärmebereitstellung aufweist, beispielsweise ein Gebäude, ein Wohngebäude, ein Bürogebäude und/oder eine industrielle Anlage.
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Bevorzugt ist das Wärmenetz ein Nahwärmenetz und/oder Fernwärmenetz.
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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 Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger bilden somit die Anschlussteilnehmer des Wärmenetzes aus.
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Eine Differenzwärmemenge ist beispielsweise durch eine Abweichung 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.
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Eine Differenzwärmemenge ist insbesondere durch einen fehlenden Wärmeverbrauch oder durch eine fehlende Wärmeerzeugung gekennzeichnet.
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Eine Ausgleichswärmemenge ist zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen, wenn diese wenigstens teilweise zum Ausgleich, typischerweise zur Verringerung der Differenzwärmemenge, beiträgt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung liegt innerhalb des Zeitbereiches und innerhalb des Wärmenetzes eine Differenz zwischen geplanten Wärmverbrauch und/oder geplanter Wärmebereitstellung vor. Die Planung ist hierbei durch den Betriebsfahrplan des Wärmenetzes festgelegt, der typischerweise vorab des genannten Zeitbereiches festgelegt, ermittelt oder berechnet wird. Ein solcher Betriebsfahrplan bildet somit eine Vorhersage bezüglich des Betriebes des Wärmenetzes für den genannten Zeitbereich aus.
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Die Differenz beziehungsweise der Unterschied zwischen Planung, die durch den Betriebsfahrplan ausgebildet wird, und dem tatsächlichen Zustand des Wärmenetzes stellt typischerweise ein technisches Problem dar, welches durch die vorliegende Erfindung wenigstens teilweise gelöst oder ausgeräumt wird.
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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 oder 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.
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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 geplanten Betriebstemperatur, gegebenenfalls in einem Bereich oder einer Stelle des Wärmenetzes, und der gemessenen Temperatur 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 beziehungsweise Wärmemenge und Wärmeleistung vorliegend äquivalent sind.
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Die ermittelte Differenzwärmemenge, die ein Problem innerhalb des Wärmenetzes kennzeichnet, wird an die lokale Energiemarktplattform übermittelt. Insbesondere ist die lokale Energiemarktplattform als lokale Wärmemarktplattform ausgebildet, die einen Austausch zwischen lokal verbrauchter und lokal erzeugter Wärme ermöglicht. Für den lokalen Austausch elektrischer Energie ist eine solche lokale Energiemarktplattform beispielsweise aus dem Dokument
EP 3518369 A1 bekannt.
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Durch die lokale Energiemarktplattform können somit die Wärmeverbraucher und Wärmeerzeuger (Energiesysteme) lokal gewonnene Energie, insbesondere thermische Energie oder ergänzend elektrische Energie (Strom), untereinander austauschen und handeln. Hierbei ermöglicht es die lokale Energiemarktplattform durch ihre dezentrale technische Ausgestaltung die lokale gewonnene Wärme effizient mit dem lokalen Wärmeverbrauch abzustimmen. Somit ist die lokale Energiemarktplattform besonders im Hinblick auf erneuerbare Energien, die typischerweise lokal gewonnen werden, vorteilhaft.
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In einem weiteren Schritt beziehungsweise in weiteren Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch die lokale Energiemarktplattform diejenigen Wärmeverbraucher und diejenigen Wärmeerzeuger einschließlich zugehöriger Wärmemengen bestimmt, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge eine jeweilige Ausgleichswärmemenge verbrauchen beziehungsweise bereitstellen. Mit anderen Worten werden die zur Reserveleistung/Reservewärme beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger 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.
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Nach dem Bestimmen der beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform übermittelt die lokale Energiemarktplattform ein Datensignal an die beitragenden, das heißt bestimmten Wärmeverbrauchern beziehungsweise Wärmeerzeugern, welches derart ausgestaltet ist, dass die bestimmte jeweilige Ausgleichwärmemenge verbraucht oder bereitgestellt wird. Durch das Datensignal werden beispielsweise energietechnische Anlagen der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger angeschaltet, zugeschaltet, abgeschaltet und/oder in ihrem Betrieb verändert, wobei die tatsächliche unmittelbare Betriebssteuerung der Anlagen hierbei dem jeweiligen Wärmeverbraucher/Wärmeerzeuger und/oder einem Energiemanagementsystem des jeweiligen Wärmeverbrauchers/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 Ausgleichswärmemenge führen. Insbesondere ist das Datensignal ein Preissignal, das heißt ein Datensignal, welches eine kostenvorteilhafte Bereitstellung und/oder einen kostenvorteilhaften Verbrauch kennzeichnet.
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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 Reserveenergie in elektrischen Netze wirken, in Echtzeit bestimmt und bereitgestellt werden. Die vorliegende Erfindung nutzt gerade diese Trägheit von Wärmenetzen und bildet somit die technische Grundlage für einen Echtzeithandel von Reserven 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.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass vorab einem Problem keine Regelleistung beziehungsweise Regelenergie (Reservewärmemenge) vorgehalten werden muss. Dennoch kann vorteilhafterweise kurzfristig auf Probleme effizient reagiert werden. Insgesamt wird dadurch vorteilhafterweise die energetische Effizienz des Wärmenetzes verbessert. Weiterhin können vorteilhafterweise technische sowie ökologische Probleme innerhalb von Wärmenetzen verbessert oder vermieden werden.
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Mittels der vorliegenden Erfindung können somit Vorhersageabweichungen/Planungsabweichungen oder auch kurzfristige Probleme innerhalb des Wärmenetzes möglichst effizient verbessert beziehungsweise gemildert oder ausgeräumt werden. Hierzu wirken die Trägheit des Wärmenetzes und die Ermittlung der Ausgleichswärmemengen durch die lokale Energiemarktplattform in vorteilhafter Weise synergetisch zusammen.
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Die erfindungsgemäße Steuerungseinheit zur Steuerung eines Wärmenetzes ist dadurch gekennzeichnet, dass diese dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß der Ansprüche 2 bis 13 durchzuführen.
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Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren gleichartige und gleichwertige Vorteile und Ausgestaltungen.
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Das erfindungsgemäße Wärmeaustauschsystem umfasst einen oder mehrere Wärmeverbraucher und/oder einen oder mehrere Wärmeerzeuger, 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 gekennzeichnet, dass die Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeerzeuger, die Steuerungseinheit sowie die lokale Energiemarktplattform dazu ausgebildet sind, ein Verfahren gemäß der Ansprüche 2 bis 13 durchzuführen.
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Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren gleichartige und gleichwertige Vorteile und Ausgestaltungen.
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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 Übermitteln der ermittelten Differenzwärmemenge an die lokale Energiemarktplattform durch die zentrale Steuerungseinheit erfolgt.
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Mit anderen Worten wird das Wärmenetz zentralisiert durch die Steuerungseinheit gesteuert. Typischerweise wird eine solche zentrale Steuerungseinheit durch einen Betreiber des Wärmenetzes, 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 Temperatur innerhalb eines Teils des Wärmenetzes, festzustellen und die zugehörige Differenzwärmemenge zu ermitteln. Die Steuerungseinheit kann hierbei zur Verarbeitung der Messwerte ausgebildet sein. Die Steuerungseinheit gibt dann diese Informationen beziehungsweise die bearbeiteten oder aufbereiteten Informationen/Daten/Messwerte - sozusagen bezüglich der Anschlussteilnehmer des Wärmenetzes gesammelt - an die lokale Energiemarktplattform weiter.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Ermitteln der Differenzwärmemenge und das Übermitteln der ermittelten Differenzwärmemenge an die lokale Energiemarktplattform durch wenigstens einen der Wärmeverbraucher und/oder durch wenigstens einen der Wärmeerzeuger.
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Mit anderen Worten erfolgt das Ermitteln und das Übermitteln der Differenzwärmemenge an die lokale Energiemarktplattform alternativ oder ergänzend direkt durch die Anschlussteilnehmer des Wärmenetzes. Vorteilhafterweise können die Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger durch das eigenständige Ermitteln der Differenzwärmemenge selbst ein Problem innerhalb des Wärmenetzes, insbesondere im Bereich ihres Anschlusspunktes 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.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung übermittelt zum Bestimmen der beitragenden Wärmeverbraucher durch die lokale Energiemarktplattform, jeder Wärmeverbraucher eine durch diesen innerhalb des Zeitbereiches maximal verbrauchbare Wärmemenge an die lokale Energiemarktplattform.
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Dadurch wird vorteilhafterweise ein technisch realisierbares Angebot des jeweiligen Wärmeverbrauchers an die lokale Energiemarktplattform übermittelt. Vorteilhafterweise berücksichtigt dieses Angebot technische Rahmenbedingungen der jeweiligen Wärmeverbraucher. Dadurch wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass die durch die lokale Energiemarktplattform ermittelten Ausgleichswärmemengen durch die jeweiligen bestimmten Wärmeverbraucher technisch umgesetzt werden können.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung übermittelt zum Bestimmen der beitragenden Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform, jeder Wärmeerzeuger eine durch diesen innerhalb des Zeitbereiches minimal bereitstellbare Wärmemenge an die lokale Energiemarktplattform.
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Dadurch wird vorteilhafterweise ein technisch realisierbares Angebot des jeweiligen Wärmeerzeugers an die lokale Energiemarktplattform übermittelt. Vorteilhafterweise berücksichtigt dieses Angebot technische Rahmenbedingungen der jeweiligen Wärmeerzeuger. Dadurch wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass die durch die lokale Energiemarktplattform ermittelten Ausgleichswärmemengen durch die jeweiligen bestimmten Wärmeerzeuger technisch umgesetzt werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die maximal verbrauchbare Wärmemenge und/oder die minimal bereitstellbare Wärmemenge durch ein Energiemanagementsystem des jeweiligen Wärmeverbrauchers beziehungsweise des jeweiligen Wärmeerzeugers ermittelt und an die lokale Energiemarktplattform übermittelt.
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Mit anderen Worten weist wenigstens ein Teil der Wärmeverbraucher 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 Wärmeerzeugung, des jeweiligen Wärmeverbrauchers beziehungsweise Wärmeerzeugers zu steuern. Hierbei ist das jeweilige Energiemanagementsystem dazu ausgebildet, mit der lokalen Energiemarktplattform Daten/Informationen, beispielsweise über das Internet und/oder cloudbasiert, auszutauschen.
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Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn das Energiemanagementsystem zur Ermittlung eine Optimierung des jeweiligen Betriebes des Wärmeverbrauchers beziehungsweise des jeweiligen Betriebes des Wärmeerzeugers durchführt.
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Dadurch kann vorteilhafterweise eine möglichst effiziente Behebung 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 Wärmelasten, Wärmeerzeugung, Wärmespeicherung und dergleichen berücksichtigt und an die lokale Energiemarktplattform in Form eines Angebotes übermittelt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird beim Ermitteln der beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger ein jeweiliger spezifischer Kohlenstoffdioxidemissionswert, ein jeweiliger Wert des Primärenergieeinsatzes und/oder ein jeweiliges Entgelt der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform berücksichtigt.
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Hierbei werden die genannten Kenndaten, wie spezifischer Kohlenstoffdioxidemissionswert, Primärenergieeinsatz und/oder Entgelt, durch die jeweiligen Wärmeverbraucher beziehungsweise Wärmeerzeuger an die Steuerungseinheit oder direkt an die lokale Energiemarktplattform übermittelt. Dadurch können vorteilhafterweise weitere technisch sinnvolle Kriterien, wie beispielsweise eine möglichst geringe Kohlenstoffdioxidemission und/oder eine möglichst kostengünstigste Behebung des Problems berücksichtigt werden. Insbesondere wird dadurch sichergestellt werden, dass für die Ausgleichswärmemenge keine Emissionsgrenzwerte überschritten werden. Beispielsweise muss hierzu ein Wärmeerzeuger seine Gaskesselerzeugung herunterfahren und seine Wärmepumpenerzeugung entsprechend hochfahren.
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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 Vorlauftemperatur und/oder Rücklauftemperatur, Wärmemenge, Wärmeleistung der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger; und/oder
- - Messwerte bezüglich Speicherzuständen von thermischen Energiespeichern, insbesondere von Wärmespeichern;
herangezogen.
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Dadurch wird vorteilhafterweise das Ermitteln der Differenzwärmemenge verbessert. Insgesamt kann vorteilhafterweise durch die genannten Maßnahmen/Messwerte ein Problem innerhalb des Wärmenetzes festgestellt werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Ermitteln der Differenzwärmemenge durch einen Abgleich der Messwerte mit historischen Messwerten, mit festgelegten Schwellenwerten und/oder mit mathematischen Modellen und/oder Simulationen erfolgt.
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Dadurch wird vorteilhafterweise das Ermitteln der Differenzwärmemenge weiter verbessert. Je besser die Differenzwärmemenge und somit der Zustand des Wärmenetzes erfasst werden kann, desto effizienter können die Gegenmaßnahmen in Form der Ausgleichwärmemengen bestimmt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Datensignal über die zentrale Steuerungseinheit des Wärmenetzes an die beitragenden Wärmeverbraucher und/oder beitragenden Wärmeerzeuger übermittelt.
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Mit anderen Worten übermittelt zunächst die lokale Energiemarktplattform die beitragenden Wärmeverbraucher und/oder die beitragenden Wärmeerzeuger sowie die zugehörigen Ausgleichswärmemengen an die zentrale Steuerungsplattform, die dann die beitragenden Wärmeverbraucher beziehungsweise Wärmeverbraucher informiert und somit einen entsprechenden Wärmeverbrauch und/oder eine entsprechende Wärmebereitstellung auslöst. Vorteilhafterweise wird dadurch eine bezüglich des Wärmenetzes zentralisierte Koordination der Behebung des Problems ermöglicht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt nach dem Verbrauch und/oder der Erzeugung der jeweiligen Ausgleichswärmemenge eine messwertbasierte Ermittlung, ob der Betrieb des Wärmenetzes betriebsfahrplangemäß ist.
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Dadurch wird vorteilhafterweise der Erfolg der Maßnahme sichergestellt, das heißt, dass das Wärmenetz anschließend wieder 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.
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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 Betriebsfahrplans des Wärmenetzes sind.
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Dadurch können vorteilhafterweise zukünftige Probleme reduziert, abgemildert und/oder vermieden werden.
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Weiterhin ist eine Vergütung der beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger für ihren Beitrag (Wärmeverbrauch beziehungsweise Wärmeerzeugung) zur Problembehebung vorgesehen, insbesondere basierend auf den übermittelten Entgelten, beispielsweise Grenzpreisen. Hierbei ist es vorgesehen, dass die verursachenden Wärmeverbraucher und/oder verursachenden Wärmeerzeuger das entsprechende Entgelt tragen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
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Gleichartige, gleichwertige oder gleichwirkende Elemente können in der Figur mit denselben Bezugszeichen versehen sein.
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Gegenstand des Ausführungsbeispiels ist ein Wärmenetz mit mehreren Anschlussteilnehmern, das heißt mit mehreren Wärmeverbrauchern und Wärmeerzeugern. Beispielsweise ein Nahwärmenetz 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 bereitstellen beziehungsweise erzeugen. Die Wohngebäude können ebenfalls einen oder mehrere Wärmespeicher aufweisen. Somit kann ein Energiesystem, vorliegend die Wohngebäude, einen Wärmeverbraucher und einen Wärmeerzeuger ausbilden.
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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 Anschlussteilnehmern ermöglicht, Informationen/Daten austauschen. Mit anderen Worten sind die Anschlussteilnehmer ebenso Teilnehmer an der lokalen Energiemarktplattform.
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In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird eine Differenzwärmemenge innerhalb des Wärmenetzes mittels Messwerten bezüglich des festgelegten Betriebsfahrplans ermittelt.
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Mit anderen Worten besteht innerhalb des Wärmenetzes, insbesondere 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.
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In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird die Differenzwärmemenge an die lokale Energiemarktplattform übermittelt.
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Dies kann durch die Wärmeverbraucher beziehungsweise Wärmeerzeuger direkt oder über die zentrale Steuerungseinheit erfolgen. Dadurch ist die lokale Energiemarktplattform in Kenntnis über die Differenzwärmemenge.
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In einem ersten dritten Schritt S3a des Verfahrens werden die Wärmeverbraucher und eine zum jeweiligen bestimmten Wärmeverbraucher zugehörige zu verbrauchenden Ausgleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform bestimmt.
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Dies kann besonders bevorzugt basierend auf Angeboten der Wärmeverbraucher an die lokale Energiemarktplattform erfolgen.
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In einem zweiten dritten Schritt S3b des Verfahrens werden alternativ oder ergänzend die Wärmeerzeuger und einer zum jeweiligen bestimmten Wärmeerzeuger zugehörige bereitzustellende Ausgleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform bestimmt.
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Dies kann besonders bevorzugt basierend auf Angeboten der Wärmeverbraucher an die lokale Energiemarktplattform erfolgen.
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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 gemeinsamen Schritt durchgeführt, das heißt durch das Lösen des Optimierungsproblems. Dies wird durch die lokale Energiemarktplattform durchgeführt.
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In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens wird ein Datensignal von der lokalen Energiemarktmarktplattform an die für den Ausgleich der Differenzwärmemenge bestimmten Wärmeverbraucher und/oder bestimmten Wärmeerzeuger übermittelt, wobei das Datensignal den Verbrauch und/oder die Bereitstellung der bestimmten jeweiligen Ausgleichswärmemenge auslöst.
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Dadurch wird das Problem innerhalb das Wärmenetzes gemildert und bestenfalls behoben. Das Übermitteln kann über die zentrale Steuerungseinheit erfolgen.
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Das beschriebene Verfahren oder das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt somit die Trägheit des Wärmenetzes gezielt und vorteilhaft aus, um einen Echtzeithandel von Reservewärme beziehungsweise Ausgleichswärme für ein Wärmenetz technisch zu ermöglichen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 51
- erster Schritt
- S2
- zweite Schritt
- S3a
- erster dritter Schritt
- S3b
- zweiter dritter Schritt
- S4
- vierter Schritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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