Neue Werkzeuge für die energetische Betriebsführung von Flughafengebäude

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1 Neue Werkzeuge für die energetische Betriebsführung von Flughafengebäude Dipl.-Ing. Nicolas Réhault Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE Facility Management Kongress 26 März 2015, Frankfurt

2 DAS CASCADE Projekt CASCADE ICT for Energy Efficient Airports 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 Automatische Fehlererkennung und Diagnose in gebäudetechnischen Anlagen Kontinuierliche Betriebsüberwachung von Anlagen Automatische Benachrichtigung bei Fehlererkennung Ziel: 20% Energieeinsparungen und 3 Jahre Amortisationszeit 2

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 Komplexe Betriebsführung Die meisten Terminalgebäude mit großen RLT-Anlagen klimatisiert 3

4 Umfrage zum Energiemanagement in europäischen Flughäfen Quelle: airport survey CASCADE

5 Umfrage zum Energiemanagement in europäischen 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 6

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 7

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 Fernkälte- und Fernwärme 8

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 10

11 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) 11

12 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 12

13 13 Fehlererkennung und -Diagnose Visualisierung (Beta-Version)

14 14 Fehlererkennung und -Diagnose Visualisierung (Beta-Version)

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

16 16 Identifizierte Fehler in RLT Anlagen Defekte Sensoren

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

18 18 Identifizierte Fehler in RLT Anlagen Verletzung von Zeitpläne

19 19 Identifizierte Fehler in RLT Anlagen Gleichzeitiges Heizen und Kühlen

20 Ergebnisse Projekt wird bis Ende März 2015 beendet und validiert Die ISO Software unterstützt das Auditing-Prozess am Malpensa- Flughafen Mit Hilfe von Fehlererkennung und Diagnose wurden für beiden Flughäfen Korrekturmaßnahmen empfohlen: Fiumicino: 11 Maßnahmen mit hoher Priorität für die Optimierung des Betriebs der 12 RLT-Anlagen im Terminal 1 identifiziert Geschätzte Energieeinsparungen: MWhel/a MWhth/a Malpensa: 4 Maßnahmen mit hoher Priorität für die Optimierung des Betriebs der 4 RLT-Anlagen im Sattelite A identifiziert Geschätzte Energieeinsparungen: MWhel/a MWhth/a 20

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für mehr Information: Nicolas Réhault Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE 21