Indsigt

Der ligger store besparelser i datadreven optimering af fjernvarmesystemer

Eva Lange Rasmussen

Kommunikations- og markedskonsulent

Fjernvarmeforsyninger har længe brugt data for at kunne planlægge produktionen efter den lokale efterspørgsel på varme. Men anvendelsen af data har været begrænset i forhold til at opnå mere operative besparelsesmål, da det har krævet konvergens mellem diverse IT og OT (operationel teknologi, red.) systemer. Med nyudviklede værktøjer er der nu skabt basis for, at teknologierne kan mødes med et positivt resultat, viser forskningsresultater i projektet HEAT 4.0.

19. december, 2022

Projektet HEAT 4.0 har demonstreret nye metoder og en åben digital platform, hvor IT og OT kan mødes i nye, 'sikre' harmonier og skabe miljømæssig, operationel og økonomisk effektivitet hos fjernvarmeselskaberne.

HEAT 4.0 adresserer hele sektorens digitale behov, fra produktionsstedet over distribution til slutbrugerne af varme og skaber synergi mellem design, drift, vedligeholdelse og levering af fjernvarme. Løsningen kaldes Cross System Optimization (CSO) og er blevet skabt i et tæt samarbejde mellem projektets 16 partnere: komponentleverandører, forskere, fjernvarmeselskaber og softwareudviklere.

HEAT 4.0 er et 3-årigt projekt støttet af Innovationsfonden.

(læs videre - artiklen fortsætter under videoen)

Se video fra Brønderslev Forsyning

Tilpasning af software

I projektet har tre fjernvarmeselskaber - Hillerød Forsyning, Brønderslev Forsyning og TREFOR – hver især arbejdet ud fra, at projektet skulle tilføre ægte forbedringer til fjernvarmesystemet, som alle varmeselskaber kunne få gavn af.

Den normale digitale procedure er, at hvert fjernvarmeselskab selv installerer og integrerer de softwaresystemer, som de gerne vil anvende i deres drift - uden brug af kommunikation på tværs af de forskellige programmer. Det første skridt i HEAT 4.0-projektet har derfor været at finde sikre metoder til, at OT-systemerne på en kontrolleret måde kunne åbnes op for deres omgivelser og dermed blive i stand til både at sende og samtidig at modtage styringsinformationer fra andre omgivende IT-systemer. I udviklingsprocessen af den nye IT-arkitektur er der blevet sat strenge krav til cybersecurity for at beskytte data og forebyggeeventuelle hackerangreb.

HEAT 4.0 - 16 partnere

Aarhus Universitet, Brønderslev Forsyning, CenterDenmark, Danfoss, Dansk Fjernvarme, Desmi, DTU, EMD, ENFOR, Hillerød Forsyning, Kamstrup, Kingspan/Logstor, NIRAS, Neogrid, NorthQ og Trefor.

Læs mere om HEAT 4.0 her.

For at forbedre ydeevne og styringsmuligheder for operatørerne har det været nødvendigt at standardisere det anvendte IT-sprog. Her anbefaler HEAT 4.0 OPC-UA som standardprotokol for dataudveksling, der er udviklet inden for Industri 4.0. Desuden anbefaler HEAT 4.0 brugen af REST-API interfaces.

Der er samtidigt blevet udviklet en såkaldt ’peer to peer’ (p2p)-løsning, hvilket betegner den agile og fleksibel kommunikative IT-struktur uden en centraliseret server.

Sideløbende har partnerne i HEAT 4.0arbejdet på at skabe en ’fælles dataplatform’. Platformen skal kvalitetssikre data ved f.eks. validering af data, fejlfinding af manglende data og resampling af data til de nødvendige samplingshastigheder. Desuden skal platformen gøre det muligt for fjernvarmeværkerne at tilvælge og erstatte flere digitale tjenester/softwaresystemer og forbinde dem via plug-n-playteknologier gennem fælles datagrænseflader.

I skrivende stund arbejdes der fortsat på udvikling af en sådan kommerciel cloud. . Projektpartneren Center Denmark står i spidsen for denne innovative netværksløsning, der vil kunne spare fjernvarmeselskaberne for mange integrationstimer, gøre brugsdata meget mere intelligente, give valgfrihed om systemer til operatørerne og som samtidig overholder kravene om it-sikkerhed og privatlivsreglerne (GDPR).

Besparelser er motivationen

Målet med hele HEAT 4.0-projektet har været at kunne påvise besparelser i fjernvarmesystemet på 1-2 % via digitalisering. Men forskningsresultater undervejs i processen har vist langt større potentialer.. Projektet kan dokumentere følgende mulige besparelser ved data-dreven optimering af fjernvarmesystemet:

Store besparelser ved brug af forbedret vejr- og temperaturprognoser og forudsigelser om varmeforbrug
10 – 30 % besparelse ved prædiktiv styring af varmepumper
5 – 20 % besparelse ved at integrere prognoser i bygningernes intelligente styringssystemer (smart house)
Op til 20 % besparelse ved at bruge ledningsnettet og huse til fleksibel energilagring
10 – 40 % forbedringer af el- og varmebelastningsprognoser
Op til 20 % besparelse ved optimal drift og bidding, dvs. indkøb af energi på de mest fordelagtige tidspunkter

Fordele ved HEAT 4.0

En datadrevet løsning
Tilgængelig for alle leverandører, udviklere og fjernvarmeselskaber
En agil og fleksibel it-arkitektur
En fælles platform til kommunikation
Brug af standardiseret sprog
Systemuafhængigt
Udenlandsk software kan integreres
Gør data tilgængelige på en sikker måde
Gør digital sammenkobling af data og it-arkitektur på tværs af systemer mulig
Forbedrer styringsevner for optimal produktion og drift
Skaber synergi for hele fjernvarmesystemet, dvs. mellem produktion, distribution og forbrug og mellem design, drift og vedligeholdelse.

Resultaterne er baseret på tilbagemeldinger fra de involverede partnere, der hver især repræsenterer hver sin del af det holistiske fjernvarmesystem: produktion, distribution, forbrug. Resultaterne vidner om, at det via digitalisering er muligt at skabe synergi og effektivisering for hele fjernvarmesystemet ved intelligent brug og sammenkobling af data.

Positive resultater

Hos de tre medvirkede testværker er den beskrevne tværgående optimeringsløsning (CSO) og nogle af ovenstående besparelsesmuligheder blevet testet af. Der er således blevet gennemført målinger både før implementering af HEAT 4.0 (varmesæson 1: 2019-2020), året efter hvor diverse software-løsninger var installeret (varmesæson 2: 2020-2021) og igen i varmesæson 3: 2021-2022. Formålet har været som minimum at bevise en reduktion i fjernvarmesystemet på de ovennævnte 1-2% mellem sæson 2 og 3.

For TREFORs vedkommende blev resultatet 2-3% med integration af udvalgte HEAT 4.0-værktøjer. Tilsvarende værdier blev dokumenteret for Brønderslev Forsyning, der har beregnet besparelsen til at udgøre 1 mio. kr. om året som økonomisk effekt af et reduceret varmetab i ledningsnettet. Foruden den store økonomiske besparelse beretter Brønderslev Forsyning om have opnået optimeret pumpedrift, en bedre balance mellem tryk og temperaturer og et forbedret analyseværktøj til driftsplanlægning. Begge værker repræsenterer på hver sin måde en typisk fjernvarmeforsyning, og det er derfor åbenlyst, at mange fjernvarmeforsyninger – både i ind- og udland - med fordel vil kunne gøre brug HEAT 4.0-værktøjer for optimering af deres drift.

Et ligeværdigt, tværgående samarbejde

HEAT 4.0 er baseret på en kooperativ forretningstilgang, der har til formål at understøtte fjernvarmesektoren med digitalt understøttede løsninger, services, software, hardware, metoder og algoritmer. Trods potentielle konkurrenceforhold blandt partnere har alle virksomheder i projektet arbejdet med hinanden og mod et fælles digitalt mål. Hver især har på lige vilkår budt ind med hver sin teknologi og viden, hvilket har gjort HEAT 4.0 til et helt unikt projekt. Læs mere om resultater for de enkelte medvirkende partnere på heatman.dk

Vil du vide mere?

Denne artikel er skrevet af Alfred Heller (projektleder for HEAT 4.0), Eva Lange Rasmussen (kommunikationsansvarlig for projektet), begge fra NIRAS, samt Per Sieverts Nielsen og Henrik Madsen, begge fra DTU.

Artiklen er også bragt i mediet GridTech hos Ingeniørens Pro Medier. Link til artiklen her (hvor den er bag betalingsmur).