Entwicklung, Aufbau und Erprobung einer übergeordneten Energiesteuerung – Energiecockpit

Forschungsbericht

Zusammenfassung: Dieses Forschungsprojekt befasst sich mit der effizienten Nutzung von Abwärme, welches einer der zent-ralen Herausforderungen der stahlproduzierenden Industrie im Kontext der Energiewende und des Kli-mawandels darstellt. Aufbauend auf bereits abgeschlossenen Forschungsprojekten zur Abwärmenut-zung mit der Georgsmarienhütte GmbH als Stahlproduzent und den Stadtwerken Georgsmarienhütte als Wärmeabnehmer und -versorger, werden in diesem Projekt weitere Analysen & Ausarbeitungen durchgeführt. Ziel ist es, die bestehenden Systeme und Prozesse in ausgewählten Bereichen besser zu verstehen und die Abwärmenutzung zu optimieren. Das Gesamtsystem des Stahlwerkes und der Stadt-werke ist in der Weise aufgebaut, dass überschüssige Abwärme aus der Stahlproduktion mittels Elekt-rolichtbogen über einen Abhitzekessel gewonnen wird. Diese Wärme wird z.B. über einen Wärmetau-scher an die Stadtwerke Georgsmarienhütte weitergeleitet, um den Fernwärmebedarf zu decken. Wei-tere Wärmeabnehmer sind im Gesamtsystem vorhanden. Zusätzlich verfügt die Wärmezentrale der Stadtwerke über eigenständige Aggregate, im Falle, dass die Abwärme aus dem Stahlwerk nicht aus-reicht. Der Hauptteil der Arbeit besteht aus dem Abschnitt Datenanalyse und Konzeption eines Steuerpro-gramms zur optimierten Regelung zur Wärmeübergabe an das Wärmenetz der Stadtwerke oder zukünf-tige weitere Abnehmer. Im Abschnitt zur Datenanalyse werden die Daten von ausgewählten Aggregaten, deren assoziierten Pro-zessen und Wechselwirkungen untereinander analysiert, welche bei der Entstehung und der Entwick-lung der Abwärme im Stahlwerk in Verbindung stehen. Diese Untersuchungen werden auch im Hinblick auf die mögliche Integration einzelner Prozessinformation als Einflussgröße in ein Prognosemodell durchgeführt. Die Erkenntnisse aus den untersuchten Prozessen erweitern das Verständnis vom Ge-samtsystem sowie derer Komponenten und unterstützen bei der Konzeption eines optimierten Steuer-programms. Im Rahmen dieses Arbeitsteils wird auch eine bereits implementierte erweiterte Regelungs-logik zur Wärmeübertragung an die Stadtwerke ausgewertet. Diese Logik erlaubt die Freigabe zur Wär-meübertragung bereits 3 bar (Druckwert der Dampftrommel) vor Einsatz der Kondensatoren, während der Betriebsart „Überhitzen“. Die Auswertungen hierzu zeigen, dass sich durch die erweiterte Regelung der Druckbereich in dem eine Wärmeübergabe an die Stadtwerke stattfindet, zu niedrigeren Drücken verschiebt. Damit findet die Übergabe frühzeitiger statt und ermöglicht prinzipiell mehr Abwärme an die Stadtwerke zu übergeben, bevor die Kondensation einsetzt. Im zweiten Hauptteil wird durch umfangreiche Auswertung ein geeignetes Prognosemodell entwickelt, welches Teil des Konzeptes zur Optimierung der Regelung zur Wärmeübergabe an die Stadtwerke ist. Dabei hat sich der Decision Tree Algorithmus als das passendste Vorhersagemodell herausgestellt. Mit diesem Algorithmus lässt sich ein Prognosewert zur zukünftigen Abwärmeleistung nach 4 min mit einer Vorhersagegenauigkeit von R² = 73 % berechnen. Dieses prognosegestützte Konzept wird anhand von historischen Daten optimiert, um ein möglichst schaltarmes, stabiles und auf erwartbar hohe Abwär-memengen abgestimmtes Reaktionsverhalten zu erzielen. Das finale Konzept, welches als Entschei-dungslogik realisiert ist, verarbeitet diverse Ist-Werte (Druckgradient und Druck der Dampftrommel, ELO Betriebszustand) und Ausgabewerte des Prognosemodells um eine frühzeitige Freigabe zur Wärme-übergabe im Verlauf der ELO Prozessphasen zu erreichen

Object Details

• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: 1 Online-Ressource (81 Seiten)
• Language: Deutsch
• Notes: Illustrationen

Classification and Topics

• Keyword: Selbstbestimmung ; Lebensführung

Contributors, Places and Time

• Event: Veröffentlichung
• (where): Georgsmarienhütte
• (who): Deutsche Bundesstiftung Umwelt
• (when): 2024
• Creator: Laermann, Reimund
• Contributor: Deutsche Bundesstiftung Umwelt ; Georgsmarienhütte GmbH

Further information

• URN: urn:nbn:de:101:1-2502271628082.041732028353
• Rights: Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Last update: 15.08.2025, 7:33 AM CEST