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Technik

An der Flensburger Förde tut sich was. Erst haben die Stadtwerke ein neues Gaskraftwerk bauen lassen. Jetzt wird das Fernwärmenetz modernisiert. Für die dezentrale Steuerung sowie Anbindung an die Fernüberwachung nutzt das Unternehmen Steuerungstechnik.

24. Oktober 2017

Mit 110 Grad Vorlauftemperatur speisen die Stadtwerke im Primärkreislauf ihr Fernwärmenetz und erschließen damit die thermische Energie aus der Kraft-Wärme-Kopplung des stadteigenen Kraftwerks für Heizung und Warmwasser. Die Akzeptanz für Fernwärme ist in Flensburg sowie den umliegenden Gemeinden groß.

Rund 60.000 Kunden

Frank Nicolaisen, Teamleiter Fernwirkübertragungstechnik bei den Stadtwerken, nennt als Belege die Anschlussquote von beeindruckenden 98 Prozent: »Fernwärme ist politisch gewollt und in Flensburg entsprechend günstig zu beziehen.« Die Stadtwerke versorgen aktuell 60.000 Kunden in Flensburg, Harrislee, Glücksburg, Tastrup, Wees und der dänischen Grenzgemeinde Padborg.

Dafür wird das über den Siedepunkt erhitzte Wasser vom Kraftwerk aus zunächst in einen mehrere hundert Kilometer langen Primärkreislauf gepumpt und bleibt dabei mit einem Druck bis zehn Bar im flüssigen Aggregatzustand. Dank dieser Kombination lässt sich das Wasser mit hoher Energiedichte durch die Leitungen fördern, was letztlich den Transport auf der Langstrecke effizienter macht.

Damit dieser Effekt nicht zulasten der Sicherheit auf Kundenseite geht, werden Häuser, Wohnungen oder Gewerbeimmobilien aus zwischengeschalteten Wärmeübergabestationen heraus versorgt. Davon gibt es im Versorgungsgebiet dezentral verteilt knapp 100; diese werden aktuell mit Automationstechnik von Wago modernisiert. In den von außen recht unscheinbaren Betriebsräumen gibt der Primärkreis seine thermische Energie über einen Plattenwärmetauscher an ein zweites Netz an.

Versorgungssicherheit

Dieses erreicht so Vorlauftemperaturen bis maximal 95 Grad Celsius und bleibt damit sicher unter dem Siedepunkt. Erst jetzt fließt das heiße Wasser in die Wärmetauscher der Wohn- und Geschäftseinheiten.

Bis dato hatte die Leitwarte des im Hafengebiet von Flensburg liegenden Kraftwerks keinen Datenzugriff auf die Pumpen und Ventile in den Stationen. Kam es zu einer Störung oder riegelte ein Ventil aufgrund zu hoher Temperaturen einen Wasserkreislauf ab, dann musste sich der Schichtdienst mit einer Fehlersammelmeldung zufrieden geben.

Die wurde aus der Übergabestation heraus über eine Telefonverbindung an die Leitwarte verschickt. »Wir wissen dabei aber nicht, worum es sich genau handelt«, erklärt Frank Nicolaisen, »weshalb sich dann ein Monteur aufmachen muss, um vor Ort auf Spurensuche zu gehen.« Es seien nach Erfahrungen der zuständigen Monteure genau die Situationen, die regelmäßig Zeit kosten und die Arbeit wenig effizient machen. 

Als dann die bis dato eingesetzte, in die Jahre gekommene Heizungsregelung abgekündigt wurde, kam Tempo in die schon länger geplante Modernisierung.

Während der Ausschreibungsphase überzeugte nach Auskunft von Frank Nicolaisen Wago vor allem deshalb, »weil das System alles kann, was wir brauchen«. Zum Anforderungsprofil zählte zunächst einmal die TCP/IP-Kommunikation im Standard des Fernwirkprotokolls IEC 60870-5-104. Ferner verfolgten die Stadtwerke das Ziel, die komplette Sensorik und Aktorik möglichst einfach anzuschließen.

Übergabestation modernisiert

Ein Beispiel dafür sind die direkt aufgeschalteten Pt100-Temperaturfühler. »Konnten einige namhaften Hersteller vielleicht noch das 104er-Protokoll sprechen, hätten wir für unsere Thermometer wieder einen zusätzlichen Messwertwandler gebraucht«, so Monteur Horst Jordt. »Wago war die Firma, die alles kann und für uns ferner die komplette Installation deutlich vereinfacht.«

In einer bereits modernisierten Übergabestation wird dabei auch der Drehzahlstarter für die Kreislaufpumpe des Controllers direkt gesteuert, weshalb sich die Stadtwerke an dieser Stelle die recht komplexen Frequenzumrichter zur bedarfsgerechten Drehzahlsteuerung sparen können.

Fernwirkkonfigurator

Programmiert werden solche Funktionen in den standardisierten Sprachen der IEC 61131-3. Für die Fernwirktechnik bietet Wago einen speziell abgestimmten Fernwirkkonfigurator für seine Steuerungen an, in dem Standardfunktionen weitgehend vorbereitet sind und folglich nur noch konfiguriert werden müssen. Mit dieser Ausrüstung innerhalb des Fernwärmeversorgungsnetzes erhöhen die Stadtwerke Flensburg aber nicht nur die personelle Effizienz, weil sich Mitarbeiter durch den Fernwartungszugriff in die Technik vor Ort einloggen können.

Für Frank Nicolaisen bildet die TCP/IP-Kommunikation mit dem 880er-Controller als Kopfstation vielmehr die Grundlage, um die komplette Fernwärmeversorgung bedarfsgerechter zu fahren und damit energetisch deutlich effizienter zu gestalten.

»Wir haben jetzt sehr viel bessere Möglichkeiten, zum Beispiel Rücklauftemperaturen zu messen. Wenn wir etwa 95 Grad heißes Wasser nach Glücksburg pumpen und 60 Grad heißes Wasser über den Rücklauf zurückbekommen, dann ist diese Temperatur zu hoch«, so Monteur Vitali Kerner.

Quartierversorgung über Rücklauf

Schließlich sei es Ziel der Fernwärmesteuerung, ein möglichst hohes Temperaturdelta zwischen Vorlauf und Rücklauf zu erhalten. »Mit der neuen Fernwirktechnik können wir jetzt sehen, welche Ist-Zustände herrschen und können diese auch noch für die weitere Analyse aufzeichnen. Bis dato waren wir froh, wenn alle Kunden zufrieden sind. Jetzt sind wir in der Lage, an der Effizienz zu drehen«, so Nicolaisen. Die Wago-Steuerung mache dabei den Weg frei, in der Leitwarte des Kraftwerks ein komplettes Stationsabbild zu erhalten. In einem weiteren Schritt ist geplant, das Beobachten mit aktiven Eingaben zu verändern. »Hier arbeiten wir daran, wie sich Eingaben vor Ort mit denen aus der Leitwarte zeitlich kombinieren lassen. Die Wago-Steuerung muss ja wissen, welche Einstellung bindend ist, damit nicht alte Werte neue Vorgaben überschreiben.«

In einem weiteren Projekt wollen die Stadtwerke ein Wohngebiet nicht an den Vorlauf anbinden, sondern über den Rücklauf versorgen. Damit es keine Probleme mit Legionellen gibt, ist die Kombination mit kleinen Durchlauferhitzern geplant.

Dirk Wiese, Wago

Erschienen in Ausgabe: 09/2017