Langzeitüberwachung großer solarintegrierter Wärmeversorgungsanlagen

Große solarintegrierte Wärmeversorgungsanlagen sind in ihrem Betriebsverhalten komplex, da Abhängigkeiten sowohl vom thermischen und hydraulischen Verhalten einer Vielzahl installierter Komponenten, als auch von aktuellen Wetter- und Verbrauchsrandbedingungen sowie von Speicherprozessen bestehen. Um einen optimalen Betrieb sicherzustellen, ist eine intelligente Langzeitfunktionsüberwachung notwendig, da Fehlfunktionen in der Regel durch eine konventionelle Nachheizung kompensiert und somit erst sehr spät oder gar nicht registriert werden können. Dazu wird in der vorliegenden Arbeit ein Konzept entwickelt, bei dem der Solarregler mit den für die Regelung ohnehin benötigten Sensoren in das Konzept integriert ist. Die aktuellen Betriebsdaten der Anlage werden ausgelesen und zu einer zentralen Stelle übertragen, wo eine automatisierte Auswertung stattfindet. Das vorgestellte Verfahren läuft einmal täglich in drei Kontrollschritten ab. Zunächst werden Tages(mess)datensätze auf Datenausfälle überprüft. Ist ein ausreichendes Datenvolumen übertragen worden, erfolgen in einem weiteren Kontrollschritt Plausibilitätsprüfungen. Dazu wird das Anlagenverhalten durch stationäre mathematische Algorithmen abgebildet und die einzelnen Messdaten sukzessive nach Fehlern durchsucht. Die Überprüfungen laufen dabei in verschiedenen Komplexitätsstufen ab. Die Grenzen dieses Kontrollschrittes liegen darin, dass nicht für alle denkbaren Fehlzustände Identifikationsalgorithmen gefunden werden können und die Systemverschaltungen bei Großanlagen häufig individuell geplant sind und damit je nach Anlage sehr unterschiedliche Fehler auftreten können. Damit verbleibt auch bei sehr sorgfältiger Anpassung der Algorithmen an die jeweilige Anlage ein (Rest )Risiko, dass ein Fehlzustand mit erheblichen Ertragsnachteilen nicht erkannt würde. Um dieses weitgehend auszuschließen, folgt als dritter Kontrollschritt die simulationsbasierte Ertragskontrolle, wobei das dynamische Anlagenverhalten mit den aufgezeichneten Tagesrandbedingungen simuliert und der so ermittelten Ertrag mit dem gemessenen Ertrag verglichen wird. Werden Fehlzustände oder Mindererträge detektiert erfolgt eine automatisierte Benachrichtigung per E-Mail. Mit dem vorgestellten Verfahren konnten an allen getesteten Anlagen Zeiträume mit Betriebsmängeln identifiziert werden.