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Fernwärmeprognose – Die Basis unserer Kraftwerkseinsatzplanung

In unserem Blogartikel „Optimierter Betrieb von Wärmeerzeugungsanlagen“ wurde die Einsatzplanung und -optimierung unserer Erzeugungsanlagen thematisiert. Die Basis unserer Kraftwerkseinsatzplanung stellt hierbei die Fernwärmeprognose dar. Sie ist die Grundlage aller nachfolgenden Optimierungsschritte und somit von großer Bedeutung.

 

Damit die Wärmenachfrage jederzeit und zuverlässig bedient werden kann, gilt es, den Wärmebedarf möglichst genau zu prognostizieren. Hierbei gibt es im Jahresverlauf große saisonale Unterschiede, beispielsweise ist der Bedarf im Winter um ein Vielfaches höher als der Sommerbedarf. Wird die Versorgung im Sommer lediglich mit einer Erzeugungsanlage sichergestellt, sind im Winter bis zu fünf Erzeugungsanlagen parallel in Betrieb. Somit gibt es starke Unterschiede in den absoluten Tagesmengen, die es in der Planung zu berücksichtigen gilt.

Für eine optimierte Einsatzplanung sind jedoch nicht nur die absoluten Tagesmengen, sondern auch die Verteilung im Tagesverlauf von Relevanz.

Abbildung 1: Wintertag und Sommertag im Vergleich, Quelle: Stadtwerke Flensburg GmbH

Mit Blick auf den in Abbildung 1 dargestellten normierten Fernwärmeverlauf im Februar (orange Linie) wird deutlich, dass es ausgeprägte „Bedarfsspitzen“ in den frühen Morgen- sowie in den Abendstunden gibt. Dieser Verlauf ist typisch für die Winterzeit, die einen stark erhöhten Heizbedarf mit sich bringt.

Im Vergleich dazu ist der grün dargestellte normierte Fernwärmeverlauf im Sommermonat Juli von einer anderen Charakteristik. Der ohnehin sehr niedrige, absolute Wärmebedarf des Tages verteilt sich auf eine stark gedämpfte Nachfragespitze am Morgen, die Abendspitze bleibt aufgrund des sommerlichen Wetters nahezu komplett aus.

Neben den beschriebenen saisonalen Unterschieden in der absoluten Fernwärmenachfrage und den Tagesverläufen ist zudem eine weitere Differenzierung von verschiedenen „Tagestypen“ sinnvoll. Exemplarisch wurde in Abbildung 2 hierfür der normierte Fernwärmeverlauf im Februar in einem Werktagsverlauf (orange Linie) sowie in einem Verlauf eines Wochenendtages (blaue Linie) aufgeschlüsselt.

 

Abbildung 2: Werktag und Wochenendtag im Vergleich, Quelle: Stadtwerke Flensburg GmbH

Auch bei dieser Betrachtung zeigen sich Unterschiede, die es für eine möglichst exakte Einsatzoptimierung unseres Kraftwerks zu beachten gilt. Es fällt beispielsweise auf, dass die Morgenspitze an einem Werktag sehr viel ausgeprägter und zeitlich deutlich früher stattfindet als an einem Wochenendtag. Am Wochenende ist die erste Nachfragespitze hingegen einerseits in den frühen Vormittag verschoben, andererseits auch auf mehrere Stunden verteilt und demzufolge nicht so markant wie der „Nachfragepeak“ am Werktag. Eine weitere Fallunterscheidung stellen in dieser Betrachtung Feiertage dar, die ebenfalls eine eigene Charakteristik im Fernwärmebedarf aufzeigen und gesondert zu betrachten sind.

 

Was ist ein Nachfragepeak?

Der Begriff Peak kommt aus dem Englischen und bedeutet Gipfel, Spitze, Scheitelwert. In der Messtechnik und Stochastik bezeichnet man mit Peak einen signifikanten Spitzenwert. Damit ist der Nachfragepeak der Wert, bei dem die Nachfragespitze erreicht ist.

Um die Übereinstimmung zwischen Prognose und realen Werten weiter zu erhöhen, werden die beschriebenen Fernwärmeverläufe zudem mithilfe von kurzfristigen Wetterprognosen geschärft. Hierfür werden in unserer Einsatzplanung unter anderem stundenscharfe Prognosen für die Globalstrahlung, die Windgeschwindigkeit, den Niederschlag sowie für die Außentemperatur verwendet. Auch diese meteorologischen Daten wirken sich im Jahresverlauf mit schwankendem Einfluss auf die Fernwärmenachfrage aus und sind für eine präzise Bestimmung des zu erwartenden Wärmebedarfs von elementarer Bedeutung.

Mithilfe der vorgestellten Fallunterscheidungen in den Fernwärmemengen und -verläufen sowie der kurzfristigen Wetterprognosen wird der zu erwartende Wärmebedarf möglichst präzise kalkuliert. Auf Grundlage dieser Fernwärmeprognose wird anschließend die Anlagenfahrweise unserer Erzeugungsanlagen unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten optimiert, um die sichere Wärmeversorgung mit minimalen Erzeugungskosten zu realisieren.

 

 

Thomas Heß

Kraftwerkseinsatzplaner

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