Echtzeitsteuerung als technische Grundlage
Der Solarpark von Gropper in Reicherstweiler ist 16 ha groß. Die 27.552 PV-Module erzeugen rund 19 Mio. kWh Solarstrom pro Jahr. (Quelle: Heitec AG, Nico Leisner)
Neue Batteriespeicher bei Gropper (Quelle: Heitec AG, Nico Leisner)
Die Basis bildet der Heitec Energy Controller. Die zentrale SPS-basierte Steuerung vernetzt Erzeuger, Speicher und Verbraucher und regelt sie in Echtzeit. Ändert sich beispielsweise die Energieerzeugung durch schwankende Sonneneinstrahlung oder der Bedarf aus der Produktion, kann der Controller unmittelbar auf den aktuellen Systemzustand reagieren.
Damit schafft er die technische Grundlage für den stabilen Betrieb des sektorgekoppelten Energiesystems aus Strom, Wärme und Kälte. Eine Echtzeitsteuerung beantwortet jedoch zunächst vor allem die Frage: Wie muss das System jetzt reagieren? Um den PV-Strom maximal zu nutzen, kommt eine zweite Frage hinzu: Wie sollte das Energiesystem in den kommenden Stunden und Tagen betrieben werden?
Die Aufgaben der KI
Hier setzt der Heitec Energy Optimizer an. Er ergänzt die Echtzeitsteuerung um eine vorausschauende Betriebsplanung. Dafür kommen KI-Prognosemodelle zum Einsatz. Im Projekt bei Gropper werden Energiedaten mit Informationen aus der SAP-Produktionsplanung verknüpft, beispielsweise zu laufenden Linien, Reinigungsprozessen und Produktarten. Zusammen mit Wetterdaten, Tages- und Wochenrhythmen, saisonalen Einflüssen und Feiertagen werden so Stromlast und PV-Erzeugung in 15-min-Schritten für die kommenden vier Tage vorausberechnet.
Die KI-Prognose ist nicht mit der eigentlichen Optimierung gleichzusetzen. Sie liefert die Datengrundlage, auf deren Basis der Energy Optimizer einen geeigneten Betriebsplan berechnet.
Dabei werden Flexibilitäten und Randbedingungen der angeschlossenen Anlagen berücksichtigt. Der Optimizer plant, wann die beiden Batteriespeicher geladen oder entladen werden, wann welches BHKW läuft, wie stark der E-Kessel Dampf erzeugt und wann Strom aus dem Netz bezogen werden muss. Die Speicher werden nicht aus dem Netz geladen, sondern aus PV- und BHKW-Überschüssen; ungenutzte PV-Erzeugung wird vermieden. Strom, Wärme und Kälte werden dabei gemeinsam betrachtet und aufeinander abgestimmt.
Zu den Randbedingungen gehört die Kälteversorgung: Ausreichend Eiswasser muss für die Produktion stehts verfügbar sein. Hinzu kommen Mindestpausen und Teillastgrenzen der BHKW sowie geplante Wartungsfenster und Störmeldungen einzelner Anlagen. Das Ergebnis ist ein Fahrplan in 15-min-Schritten, seine Sollwerte für Batteriespeicher, BHKW und E-Kessel gehen an die Echtzeitsteuerung den Heitec Energy Controller.