Online målinger i fjernvarmenettet skal optimere drift og mindske energispild

I et nyt udviklings- og forskningsprojekt vil Teknologisk Institut samarbejde med en række partnere om at skabe nye muligheder for præcise og lokale målinger i realtid i fjernvarmenettet. Derved kan forsyningsselskaberne bedre overvåge fjernvarmenettet, tilrettelægge varmeforsyningen og gribe ind ved fejl.

– Slutmålet er at effektivisere fjernvarmenettet, opnå bedre forsyningssikkerhed og spare energi, og derved i sidste ende både forbedre CO2 regnskabet og gøre varmeregningen for forbrugerne mindre. Med præcise målinger kan man fx kontrollere den aktuelle tilstand i ledningsnettet, udnytte varmen i systemet bedre og hurtigere gribe ind, hvis der opstår uregelmæssigheder, siger projektlederen, konsulent Jakob Fester, Teknologisk Institut.

Han forklarer, at systemet på længere sigt kan optimere fjernvarmenettet og minimere varmetabet. Derved kan der spares på produktionen af varme, uden at forbrugerne vil kunne mærke det.

– Man må forvente, at fremtidens fjernvarme bliver mere og mere digitaliseret, ikke mindst i styringen af systemerne. Jo mere præcist man kan overvåge nettet og styre det, jo bedre kan man også producere og distribuere varmen, siger Jakob Fester.

Teknisk og økonomisk løsning
I projekt-DH Sensor Power som er støttet af Energistyrelsens Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram, EUDP, deltager såvel fjernvarmeforsyningerne i Aarhus og Silkeborg som forskere, udviklere og leverandører inden for fjernvarmeteknologi.

I dag er realtidsmålinger af temperatur, flow og tryk i fjernvarmenettet begrænset til få steder i ledningsnettet. Bl.a. fordi størstedelen af varmeledningerne er gravet ned under veje og fortove. Derfor har forsyningsselskaberne en stor efterspørgsel efter en kommercielt tilgængelig teknisk og økonomisk rentabel løsning, der kan supplere eksisterende målinger og smart meter data, dvs. data fra fjernaflæste varmemålere, i fjernvarmenettet.

– Som stor fjernvarmeforsyning med over 45 lokale ledningsnet har vi behov for smarte data-drevne løsninger baseret på reelle målinger til at drive og overvåge vores fjernvarmelevering på en energieffektiv måde. Målepunkter i ledningsnettet bør være langt mere fleksible, således, at de på en prisbillig måde, kan justeres eller udvides i takt med byens udvikling, siger fjernvarmechef Elsebeth Arendt, AffaldVarme, Aarhus.

– Ved at implementere projektets løsning forventer vi at kunne støtte og supplere vores eksisterende målepunkter, samt etablere nye målinger kosteffektivt og generelt opnå en bedre indsigt i rørsystemets øjeblikkelige tilstand. Dermed vil vi kunne understøtte beslutninger i vores drift omkring pumpeeffekt, temperaturer og flow og demonstrere potentialet for energioptimering, ingeniør Søren Junge Bak, Silkeborg Forsyning.

Strøm fra sol og varmt vand
For at skabe en helhedsløsning vil projektet trække på eksperter inden for bl.a. måling – metrologi, sensorteknologi og trådløs transmissionsteknologi.

Et af de få steder, hvor man i dag kan få adgang til måling på nedgravede fjernvarmerør i drift, er i fjernvarmebrønde. Der er dog sjældent adgang til strøm, og der er dårlige sendeforhold for måle-sensorer, som skal sende data tilbage til kontrolcentrene. Det er en reel udfordring. Samtidig er der begrænset fysisk adgang til de fleste brønde. Derfor skal der udvikles pålidelige clamp-on sensorer, som enkelt kan monteres på fjernvarmerørene. Sensorerne skal trække strøm fra det varme vand og transmittere data retur til kontrolcentralen via solcelledrevne trådløse mellemstationer.

– Digitalisering af fjernvarmenettet giver adgang til mere viden, samtidig med at man sparer mandetimer til inspektion. Fx til at optimere vedligeholdelsen, opspore eventuelle lækager og producere varmen til slutbrugerne under optimale former, siger Jakob Fester.

Tilpasning til konkrete behov
Han forklarer, at et centralt element i projektet bliver en tilpasning til fjernvarme-distributørernes konkrete behov. Her vil man i projektet koncentrere sig om at indsamle få, men relevante og pålidelige data – frem for at miste overblikket blandt for mange, mindre velunderbyggede målinger. Hvad der præcist er behov for, hvor tit der skal måles osv. vil blive afdækket i tæt dialog med repræsentanter for slutbrugerne; AffaldVarme Aarhus og Silkeborg Forsyning.

For at tage den kortest mulige vej til slutbrugerne, skal konceptet dække alle elementer i en samlet Internet of Things, IoT, løsning. Dette går fra hver enkelt led fra måling til en online kundeplatform og åbne IT-standarder, så IoT-løsningen vil kunne integreres med andre data, såsom eksisterende målepunkter og produktionsdata på det enkelte fjernvarmeværk.

Projektpartnere:

Teknologisk Institut: Projektleder. Samtidig skal Teknologisk Instituts laboratorier inden for flow og temperatur validere målingerne.

AffaldVarme, Aarhus arbejder for fremtidens bæredygtige løsninger inden for energi, varme og genbrug. Gennem et 2.500 km ledningsnet leverer AffaldVarme Aarhus fjernvarme til 63.000 kunder svarende til ca. 95 % af indbyggerne i Aarhus-området.

Silkeborg Forsyning: Leverer fjernvarme til 24.500 husstande, institutioner og erhvervsejendomme i Silkeborg fordelt på 15.500 afregningsmålere. Silkeborg Forsyning leverer fjernvarmen gennem ca. 540 km hoved- og stikledninger.

Grundfos fokuserer aktuelt på fjernvarme, specielt inden for udnyttelsen af digitale teknologier for at kunne levere stadigt bedre og mere kost-effektive løsninger til fjernvarmekunderne. I projektet vil Grundfos være ansvarlig for den endelige software, cloudintegration og sikre løsningens introduktion på markedet via deres eksisterende kundeplatform.

ReMoni, producerer såkaldte clamp-on-målere, der kan monteres uden på rør eller ledninger. I projektperioden ReMoni udvikle en tilpasset løsning specielt til fjernvarmesituationen. Remoni vil samtidig samarbejde med de øvrige partnere om at udvikle et datatransmissionsnetværk med bl.a. soldrevne mellemstationer, der vil kunne sende data hjem trådløst fra selv udfordrende lokationer under jordniveau og på lokationer hvor netværksdækningen ikke er tilstrækkelig via de eksisterende leverandører på markedet.

TEGnology Aps skal udnytte deres dybdegående viden og kompetencer inden for materialer og komponenter til energihøst, hvor varme omdannes direkte til elektricitet til sensorer og relæ-stationer. I projektet skal TEGnology designe en løsning på et energihøstmodul specifikt til fjernvarmeanvendelsen for at kunne tappe den nødvendige energi til sensorer og datakommunikation fra det varme fjernvarmevand.