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Intelligente Wärme München

Die Energiewende kommt voran, immer mehr erneuerbare Energie wird in die Stromnetze eingespeist. Allerdings kann die Stromerzeugung durch Wind und Sonne stark schwanken, so dass innovative Lösungen gefragt sind, um die Stromnachfrage dem Angebot anzupassen und die Netze stabil zu halten.

Mit dem Projekt „Intelligente Wärme München“ wollen die Stadtwerke München bestimmen, welches Potenzial in der Ver­netzung von Elektrizität und Wärme – der sogenannten Sektorkopplung – steckt. Denn der Wärmebereich spielt bei der Umsetzung der Energiewende eine wichtige Rolle.

„Intelligente Wärme München“ ist ein Teil des Verbundprojekts „C/sells“, einem Zusammenschluss von rund 50 Partnern aus Energie­wirtschaft, IT und Forschung in Süddeutsch­land, in dem eine intelligente Energieversorgung der Zukunft erforscht wird. Das Projekt wird durch das Programm „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende (SINTEG)“ des Bundeswirt­schaftsministeriums gefördert.

Das Projekt in einer Minute erklärt

Strom als Wärme speichern

Die Grundidee ist, dass sich Wärme wesentlich leichter speichern lässt als Strom. Wenn Anlagen für erneuerbare Energien (z. B. Photovoltaik- oder Windkraftanlagen) mehr Strom erzeugen, als gerade verbraucht wird, laden wir damit Elektrospeicherheizungen, Wärmepumpen und Kälteanlagen bei unseren Kunden auf. Diese können sich so aktiv an der Energiewende beteiligen. Bis 2020 testen wir verschiedene Konzepte in 500 Münchner Testhaushalten. Nach erfolgreichem Abschluss des Projekts können diese dann großflächig realisiert werden.

Die Steuerung der Wärmeanlagen bei den Kunden erfolgt über das virtuelle Kraftwerk, das die SWM schon seit vielen Jahren erfolgreich betreiben. Es vernetzt viele kleinere Erzeugungsanlagen und Stromverbraucher miteinander.

Zusammenspiel von virtuellem Kraftwerk und dem Projekt »Intelligente Wärme München«

Intelligente Wärme München: Die SWM stellen das Projekt C/sells vor

Die Energiewende kommt voran, immer mehr erneuerbare Energie wird in die Stromnetze eingespeist. Allerdings kann die Stromerzeugung durch Wind und Sonne stark schwanken. Hier sind innovative Lösungen gefragt, um die Stromnachfrage dem Angebot anzupassen und die Netze stabil zu halten. Mit ihrem Projekt „Intelligente Wärme München“ wollen die SWM herausfinden, welches Potenzial in der Vernetzung von Elektrizität und Wärme steckt. Das nennt sich in der Fachsprache „Sektorkopplung“. Denn der Wärmebereich spielt bei der Umsetzung der Energiewende eine wichtige Rolle.

Erneuerbare Energie für Speicherheizungen

Klassische Speicherheizungen werden nachts aufgeheizt und geben die Wärme am Folgetag wieder ab. Das Aufheizen erfolgt im sogenannten Niedertarif: Nachts kostet der Strom weniger, weil er da bislang im Übermaß vorhanden ist. Ein Nachteil der Nachtaufheizung ist, dass plötzliche Temperaturwechsel nicht berücksichtigt werden. Bei einem Kälteeinbruch fehlt am nächsten Tag die Wärme.

Optimierung des Heizstrombezugs

Im Projekt „Intelligente Wärme München“ installieren die SWM in 500 Münchner Haushalten mit Speicherheizungen intelligente Mess- und Steuertechnik. Diese simuliert den Energiemarkt in etwa fünf Jahren: Überschüssige Energie wird nicht mehr nachts vorhanden sein, sondern immer dann, wenn gerade die Sonne scheint oder bei hohem Windaufkommen. Daher erforschen wir das sogenannte Lastverschubpotenzial von Wärmestromanlagen. Ein Teil des Heizenergiebedarfs wird in den Tag verschoben und mit der Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien synchronisiert. Zudem ziehen wir Wettervorhersagen und Strompreisprognosen sowie teilweise auch Abwesenheitszeiten heran, um den Heizstrombezug zu optimieren. Davon versprechen wir uns einen besseren Heizkomfort für unsere Kunden.

Lastverschubpotential von Speicherheizungen

Lastverschubpotential von Speicherheizungen

SWM regeln Power-To-Heat-Anlagen über das intelligente Messsystem

Die Stadtwerke München (SWM) beteiligen sich mit dem Demonstrationsprojekt „Intelligente Wärme München“ am Forschungsverbund „C/sells“ im Rahmen der SINTEG-Initiative der Bundesregierung.
In München haben die SWM rund 75 Wohnungen als Testhaushalte gewinnen können, die mit Speicherheizungen oder Wärmepumpen ausgestattet sind. Diese Power-To-Heat Anlagen der Gebäude wurden mit neuen Fernsteuertechniken ausgestattet. Parallel dazu entstand bei den SWM ein zentrales Optimierungssystem im Umfeld des Virtuellen Kraftwerks (VKW). Dieses wird bereits seit vielen Jahren erfolgreich von den SWM betrieben und kontinuierlich ausgebaut. Mit „C/sells“ wurde nun verprobt, inwieweit Power-To-Heat-Anlagen für die Erbringung von Flexibilität genutzt werden können.  

Im Verlauf des Projekts wurden unterschiedliche Fernsteuertechniken untersucht. Die komplette Prozesskette von der täglichen Optimierung über Fahrplanerstellung und -übermittlung bis zur Anlage konnte so getestet werden. Nun wurden auch erstmals intelligente Messsysteme (iMSys), bestehend aus einer modernen Messeinrichtung und Smart Meter Gateway mit einem Zusatzmodul bzw. einer Steuerbox in den Testhaushalten verbaut und in die tägliche Bewirtschaftung aufgenommen.
„Die Umsetzung der Steuerfunktion mit dem intelligenten Messsystem ist ein Meilenstein des Projekts“, sagt Barbara Kern, technische Projektleiterin für C/sells bei den SWM. „Auf Basis der Erfahrungen der Prototypen ist es uns nun möglich, Schnittstellen zu optimieren und Erkenntnisse zur massenfähigen Umsetzung zu sammeln.“

Das zentrale Optimierungssystem in der VKW-Umgebung besteht aus einem Optimierungskern, einer Zeitreihendatenbank und einer Zwischenschicht, die als Kommunikationsdrehscheibe zu den im Test verbauten sog. Feldsystemen fungiert. Hier werden Fahrpläne mit Leistungswerten in binäre Zeitreihen umgewandelt. 
Von hier aus erfolgt die Kommunikation mit dem Smart Meter Gateway (SMGW) über das CLS-Managementsystem1. Die Übertragung der Daten wird über das Mobilfunknetz abgewickelt.
Das Smart Meter Gateway des Intelligenten Messsystems ist über die HAN-Schnittstelle2 mit dem Zusatzmodul bzw. der Steuerbox verbunden, die schließlich den Steuerbefehl an die Wärmepumpe übermittelt. Die Messwerte werden durch die moderne Messeinrichtung erfasst und viertelstündlich an das Optimierungssystem übertragen.
Dadurch kann mit Hilfe von historischen Verbrauchswerten und Wettervorhersagen der Wärmekomfort in den Gebäuden gesteigert werden. Gleichzeitig werden die Power-To-Heat Anlagen so gesteuert, dass der Stromverbrauch der Anlagen über einen größeren Anteil an erneuerbaren Energien gedeckt wird. 
„Ich freue mich, dass unser konzernübergreifendes Projektteam unsere Smart Meter Infrastruktur um eine zentrale Funktion erweitern konnte. Das dezentrale Energiesystem lebt von der Verbindung von Plattformen, wie etwa dem Virtuellen Kraftwerk und den intelligenten Messsystemen als Basis für gesteuertes Laden und neue Geschäftsmodelle“, sagt Dr. Florian Bieberbach, Vorsitzender der Geschäftsführung der SWM.


CLS – Controllable Local System
HAN – Home Area Network

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