INNOVATIVES ENERGIEMANAGEMENT- UND MONITORINGSYSTEM FÜR FLUGHÄFEN

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1 INNOVATIVES ENERGIEMANAGEMENT- UND MONITORINGSYSTEM FÜR FLUGHÄFEN Dipl.-Ing. Nicolas Réhault Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE GLT-Anwendertagung 24 September 2014, Dresden

2 DAS CASCADE Projekt EU FP 7 Projekt mit neun Partnern (D, EIR, IT, SRB) 2011/ Implementierung eines Energy Action Plan in Flughäfen basiert auf das ISO Standard verbindet Energieeinsparmaßnahmen mit Aktionen und Akteuren Anwendung von Algorithmen für die automatische Fehlererkennung und Diagnose in gebäudetechnischen Systemen Kontinuierliche Betriebsüberwachung von Anlagen Kopplung mit EMS Support für FM-Aufgaben Ziel: 20% Energieeinsparungen und 3 Jahre Amortisationszeit 3

3 Energieverbrauch in Flughäfen Flughäfen sind sehr große Energieverbraucher Typischer Stromverbrauch GWh/a (entspricht 30,000 bis 100,000 Haushalten) Liegenschaften mit mehreren Gebäuden, unterschiedliche BMS/BAS In vielen Flughäfen werden Terminalgebäude mit großen RLT-Anlagen klimatisiert 2

4 Energieverbrauch in Flughäfen Quelle: airport survey CASCADE

5 Energiemanagement in Flughäfen Quelle: airport survey CASCADE

6 Hintergründe für Energiemanagement und Gebäudemonitoring Das ISO Energiemanagementsysteme ist der etablierte internationale Standard für die Implementierung und Umsetzung eines EMS Energie-Einsparpotenzial im Bereich der Betriebsführung liegt bei 5-30%, dabei handelt es sich um gering investive Maßnahmen Gebäudeautomationsysteme sind nicht für eine optimierte Betriebsführung geeignet z.b. kostenintensiver Datenzugriff Missverhältnis zwischen Praxis des Gebäudebetriebs und potenziell verfügbaren Technologien

7 Das CASCADE Projekt Pilot Flughafen Roma-Fiumicino Mio. Reisenden (2012) GWh Stromverbrauch (2012) KWKK-Anlage 80 MWel, 90 MWth Heizwasser and 36 MWth Kaltwasser Terminal 1: 12 Vollklimaanlagen m³/h 4 Turbo-Kältemaschinen à 4,5 MW Johnson Controls BMS 5

8 Das CASCADE Projekt Pilot Flughafen Milano-Malpensa Mio. Reisenden (2010) 140 GWh Stromverbrauch (2010) GWh Wärme / 112 GWh Kälte (2012) Terminal 1: 74 Vollklimaanlagen als Doppelkanalanlagen 6 Unterstationen für Fernkälteund Fernwärme 6

9 Fehlererkennung und -Diagnose FED Framework Integration ISO energy action management platform, via Webinterface Daten aus den Flughäfen-BMS werden transferiert und prozessiert Automatische Erkennung von Fehlern Fehler werden mit Aktionen verbunden Zusätzliche Informationen über die Systeme über einen Ontologie-Schicht 9

10 Fehlererkennung und -Diagnose Rollen und Zuständigkeiten CASCADE USERS EMO O&M TAO Ext. M. Co. CASCADE EAS (Energy Action System) Human Manual Improvement Opportunity Human Pre populated Improvement Opportunity Automated FDD BMS alarms manager CASCADE AM&T Action Management & Tracking Pilot Period CASCADE Tool MONITORING AND CONTROLLING M&C Project Execution

11 Fehlererkennung und -Diagnose Visualisierung 16

12 Fehlererkennung und -Diagnose Visualisierung 17

13 Fehlererkennung und -Diagnose Typische Fehler Kein oder ungenügender Absenkbetrieb (Betriebszeiten zu lang) Betriebszeiten nicht abgestimmt (z.b. Ventilatoren, Umwälzpumpe, Heizregister) Heiz- / Kühlkurven falsch Fehlender hydraulischer Abgleich Volumenströme zu hoch (Temperaturspreizung der Heiz- / Kühlkreise zu gering) Falsche Dimensionierung der Erzeugeranlagen (Takten, Teillastbetrieb) Fehler in Messtechnik (z.b. falsche Wandlerfaktoren, falsch ausgelegte Zähler, nicht kalibrierte Sensoren)

14 Fehlererkennung und -Diagnose Methoden Regelbasiertes System: Expertenswissen Wenn Dann Regeln Qualitative Modelle Beschreibt das qualitative Verhalten des Systems Keine Kenntnisse über das Systemverhalten notwendig Signalbasierte Algorithmen z.b. Fourier-Transformation für die Erkennung von Schwingungen

15 Fehlererkennung und -Diagnose Beispiel Fehlererkennung Ein Fehlerbericht wird generiert und an das Energiemanagementsystem gesendet Eine korrektive Maßnahme kann eingeleitet und verfolgt werden 14

16 Identifizierte Fehler in RLT Anlagen Defekte Sensoren

17 Identifizierte Fehler in RLT Anlagen Identifizierte Fehler in RLT Anlagen Schwingendes Verhalten von Regelkreisen Beispiel: Zulufttemperatur

18 Identifizierte Fehler in RLT Anlagen Verletzung von Zeitpläne

19 Identifizierte Fehler in RLT Anlagen Gleichzeitiges Heizen und Kühlen

20 Ergebnisse Projekt befindet sich in der Validierungsphase bis Ende März 2015 ISO Tool Schulungen für Flughafen Feldtest der Software Beta Version Erste Einschätzung potentieller Energieeinsparungen am FCO Flughafen: Ca. 500 MWh 3,500 Tonnen CO EUR 21

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für mehr Information: Nicolas Réhault Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE 22