Umweltschonende Kraft-Wärme-Kopplung für dezentrale Wärme- und Stromerzeugung Beiträge der Stadtwerke Tübingen Kraftwerksleittechnik und Automation für effiziente Strom- und Wärmeerzeugung Tübingen 04. November 2008 Dipl.-Ing. Heinz Hagenlocher Vertriebsleiter Anlagenautomation AVAT Automation GmbH Derendinger Strasse 40, 72072 Tübingen www.avat.de Telefon +49 7071 9735-0 Telefax +49 7071 9735-55 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 1
Überblick AVAT Automation GmbH?! Automationskonzept Blockheizkraftwerk Obere Viehweide 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 2
AVAT Automation GmbH, Tübingen Entwicklung intelligenter Lösungen zur Effizienzerhöhung bei der Energieerzeugung, zur Reduzierung von CO 2 - und Schadstoff-Emissionen sowie zur Nutzung regenerativer Energieformen. Mit unseren Aktivitäten leisten wir einen umfassenden und nachhaltigen Beitrag zum Klima- und Umweltschutz sowie zur Schonung der endlichen Ressourcen. Dezentrale Energieerzeugung mittels Kraft-Wärme-Kopplung spielt eine Schlüsselrolle beim Klimaschutz. Mit unseren innovativen Motormanagement-Systemen für Gasmotoren sind wir eines der weltweit führenden Unternehmen bei dieser Technologie. Darüber hinaus verfügen wir über eine hohe Systemlösungskompetenz und bieten mit durchgängigen Automationskonzepten ein umfassendes Leistungsportfolio für die Versorgungs- und Verfahrenstechnik. 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 3
Meilensteine 1988 Start als Ingenieurbüro im Bereich dezentraler Energieerzeugung und Versorgungstechnik 1993 Gründung der AVAT Automation GmbH in Tübingen (8 Mitarbeiter) Entwicklung von Gasmotoren- Steuerungen und innovativen Automations-lösungen für die Versorgungs- und Verfahrenstechnik 1999: 15 Mitarbeiter - sehr erfolgreich am Markt - nachhaltiges Wachstum 2008: Über 60 hoch qualifizierte, engagierte MitarbeiterInnen in interdisziplinären Teams: Ingenieure verschiedener Fachrichtungen, Informatiker, Naturwissenschaftler 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 4
Unsere Geschäftsbereiche Motormanagementsysteme für Gasmotoren Dezentrale Energieerzeugung auf Basis Kraft/Wärme-Kopplung - AVAT ist einer der Technologieführer weltweit Automation + Leitsysteme für die Versorgungs- und Verfahrenstechnik Kompetenz in Automation und Prozessleittechnik: ganzheitlicher Ansatz, durchgängige Konzepte und nachhaltige Lösungen 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 5
Expertise in Software- und Systementwicklung + Know-How Motor und Verbrennungsprozess = Kompetenz Motormanagementsysteme Fachübergreifendes Wissen in der Gasmotorentechnologie Konzepte von der Idee bis zur Serienanwendung Technologieführer bei der Entwicklung von Motormanagementsystemen für Gasmotoren OEM-Partner von international operierenden Herstellern von Gasmotoren für Produktentwicklung und Serienlieferung Kooperation mit führenden Entwicklern und Herstellern von Gasmotoren Mitgliedschaft in internationalen Gremien Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen über 3500 Anlagen in 50 Ländern weltweit - > 4.000 MW installierte Gesamtleistung 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 6
Partner für Stadtwerke/Versorger und Anlagenbauer Konzepte, Systeme, individuelle Lösungen Spartenbezogene Lösungen für Strom, Wasser, Wärme und Gas Verbundleitsysteme, Tools für Strom- und Gashandel BHKWs, Biogasanlagen, Biomasse-Heizkraftwerke Trocknungsanlagen, Thermoprozesstechnik Expertise in Automations- und Leittechnik + Know-How Verfahrensprozesse u. Energiewirtschaft = Systemlösungskompetenz Beratung + Systemkonzeption Pflichtenheft Projektierung, Prozessdesign und Engineering Elektrokonstruktion / CAD Software-Entwicklung Automationsebene (SPS) Software-Entwicklung Leitebene Systemintegration HW/SW/Peripherie Schaltanlagenbau E-Montage und Inbetriebnahme Service, Support Fernwartung Komplettlösung aus einer Hand 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 7
Die komplette Automation umfassendes Leistungsportfolio + durchgängiges Konzept Leittechnik / Prozessvisualisierung Zentrale Anlagensteuerung bei Mehrmodulanlagen Motormanagement / Modulsteuerung für Gasmotorenaggregate Schaltanlagen, E-Montage, Service aus einer Hand. vertiefte Expertise nachhaltige Lösung ganzheitlicher Ansatz zuverlässiger Partner das Rundumsorglos-Paket 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 8
Unsere Kunden Energieversorgungsunternehmen Stadtwerke, kommunale Versorger Stadtwerke Rottenburg am Neckar öffentliche Auftraggeber Anlagenbauer und Systemlieferanten Gasmotoren- Hersteller 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 9
Referenzprojekte bereitgelegte Broschüren und Flyer 10 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 10
AVAT Automationskonzept Leitebene Automationsebene Feldebene Leitebene Grundsystem (IT-Standardprodukte) InTouch + AVAT Basisfunktionen und Tools Leit- und Automationsebene + AVAT Spartenpakete Gas, Wasser, Strom, Wärme: Funktionsmodule für Leit- und Automationsebene + kundenspezifische Erweiterungen = individuell zugeschnittene Gesamtlösung 11 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 11
AVAT - Leitsystem Objektorientierter Ansatz Client/Server-Architektur PC-Plattform / MS Windows XP Standardsoftware-Tools für Visualisierung: Bedienen&Beobachten, Archivieren, Protokollieren. Industriestandards: TCP/IP, OPC, IEC60870 Individual-Software: Programmierung in C++ AVAT - Anlagensteuerung Soft-SPS Industriestandard IEC 61131-3 (AWL, KOP, FUP, ST, AS) Programmiersystem CoDeSys von 3S offen, hardware- und herstellerunabhängig Standard PC-Plattform / MS Windows XP OPC-Schnittstelle zum Leitsystem Dezentrale Peripherie über Profibus DP (oder Ethernet, CANopen, Modbus, RS232,...) InTouch CoDeSys IEC 61131-3 12 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 12
AVAT - Leitsystem Objektorientierter Ansatz Client/Server-Architektur PC-Plattform / MS Windows XP Standardsoftware-Tools für Visualisierung: Bedienen&Beobachten, Archivieren, Protokollieren. Industriestandards: TCP/IP, OPC, IEC60870 Individual-Software: Programmierung in C++ AVAT - Anlagensteuerung Buscontroller: skalierbares, modulares Steuerungskonzept Industriestandard IEC 61131-3 (AWL, KOP, FUP, ST, AS) CoDeSys von 3S ein einheitliches PC-gestütztes, standardisiertes Programmier-Werkzeug für Steuerung und Vor-Ort-Visualisierung Standard-Kommunikation: alle gängigen Schnittstellen und Protokolle (USB, Ethernet, RS232/RS485, CAN, LIN, Profibus DP) InTouch CoDeSys IEC 61131-3 13 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 13
BHKW Obere Viehweide Tübingen 4 Gasmotor-Module mit Gesamtleistung 18 MW thermisch + 13 MW elektrisch Leitsystem Erfassung, Auswertung, grafische Darstellung aller Messwerte Regelung, Steuerung, Überwachung und Alarmierung Optimierung Energieerzeugung/Wärmenutzung Wärmespeichermanagement Echtzeitdiagramme (Trends) und Archive historischer Daten Kommunikation mit zentrale Leitwarte der SWT über IEC60870-Protokoll BHKW Automation und Schaltanlagen Zentrale Anlagensteuerung für modulübergreifende Funktionen Fernwärme-Auskopplung (Netzpumpen) und Wärmeeigenbedarf Ladeluftkühlung und Notkühlkreis Lüftungsanlagen BHKW und Gebäude Schmierölbewirtschaftung Gasregelstrecke und Sicherheitsabsperrventil Wasseraufbereitung Schnittstellen zu Gaswarn- und Brandmeldeanlage Kommunikation mit unterlagerten Modulsteuerungen Fernüberwachung / Teleservice 14 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 14
ISDN Leitsystem Leitwarte Fernwartungssystem TCP/IP (IEC 60870-5-104) Zentrale Anlagensteuerung (Redundanz-System) Berechnung Anlagenverfügbarkeit Profibus DP Profibus FMS Gasregelstrecke, SAV Lüftungsanlagen Wärmeauskopplung Kühlsystem Wasseraufbereitung Schmierölversorgung Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4 15 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 15
ISDN Leitsystem Leitwarte Fernwartungssystem TCP/IP (IEC 60870-5-104) Zentrale Anlagensteuerung (Redundanz-System) Berechnung Anlagenverfügbarkeit Profibus DP Profibus FMS Gasregelstrecke, SAV Lüftungsanlagen Wärmeauskopplung Kühlsystem Wasseraufbereitung Schmierölversorgung Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4 16 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 16
Hydraulikschema Übersichtsdiagramm Module Wärmetauscher Pumpen und Ventile Wärmeverbraucher Störungen und Alarme Blinkende Symbole Statusanzeigen BHKWs, Pumpen, Ventile, Wichtige Messgrößen Klick in die nächste Ebene: Bild 1 4 Netz-Vorlauf- und Rücklauftemperatur Außentemperatur Wärmeabgabe Netzdruck Wärmetauscher Notkühlung 17 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 17
Ladeluftkühlung / RL-Temp.begrenzung / Notkühlung Hybridkühler Trocken-.und Nassbetrieb Kombinierter Kühler für Ladeluft- und Notkühlkreislauf, RL-Temperaturbegrenzung Trendanzeigen Temperaturen Kühlleistung Pumpendrehzahl (f) Überwachungen Lüfter, Pumpen, 18 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 18
Wärmenutzung Wärmetauscher Abgas Kühlwasser Schmieröl Abgasstrecke Katalysator Schalldämpfer Wärmetauscher Lüftung Motor / Generator Zuluftventilatoren Abluftventilatoren Klappen Heizwasserpumpe RL 19 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 19
Messwerte Modul 1 4 20 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 20
Messwerte Modul 1 4 21 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 21
Wärmeauskopplung, Netzparameter Temperaturen Netz Vorlauf Netz Rücklauf Außentemperatur Netzdrücke Netz Vorlauf Netz Rücklauf Differenzdruck Druckhaltung Wärmeeinspeisung Diff.druckregelung 22 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 22
Wärmespeichermanagement Wärmespeicher Kleiner Speicher vor Ort (hydraulischer Ausgleich) Großer Speicher im Netz (im Heizwerk WHO) Speicherladekurve variable Sollwert-Stützpunkte zeitoptimierter Betrieb Wassermengenberechnung über Kennlinienfelder 23 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 23
Wärmeeigenbedarf Vorwärmung Abgas-WT Vorwärmung Gasmotor über WT, d.h. thermisch (nicht elektrisch) Gebäudeheizung außentemperaturgeführt variable Kennlinie 24 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 24
Auswertungen, Statistik, Archivierung Betriebsparameter Stromerzeugung Wärmeabgabe Energieverbrauch Betriebstagebuch Betriebsmeldungen Störmeldungen Alarme Messwerte Min, Max, Mittel Archiv histor. Daten Dateiexport 25 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 25
ISDN Leitsystem Leitwarte Fernwartungssystem TCP/IP (IEC 60870-5-104) Zentrale Anlagensteuerung (Redundanz-System) Berechnung Anlagenverfügbarkeit Profibus DP Profibus FMS Nebenaggregate Hauptaggregate Gasregelstrecke, SAV Lüftungsanlagen Wärmeauskopplung Kühlsystem Wasseraufbereitung Schmierölversorgung Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4 26 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 26
ISDN Leitsystem Leitwarte Fernwartungssystem TCP/IP (IEC 60870-5-104) Zentrale Anlagensteuerung (Redundanz-System) Berechnung Anlagenverfügbarkeit Profibus DP Profibus FMS Nebenaggregate Gasregelstrecke, SAV Lüftungsanlagen Wärmeauskopplung Kühlsystem Wasseraufbereitung Schmierölversorgung Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4 27 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 27
Zentrale Anlagensteuerung Modulübergreifende Funktionen Umsetzung der swt-leitwartenbefehle An- und Abwahl von Modulen Leistungsvorgaben für Module Wärmespeichermanagement Sollwertvorgabe für Notkühlsystem Modulspezifische Funktionen Motorwarmhaltung Schmierölnachspeisung Ladeluftkühlkreis (Gemischkühler) Mengenregelung Heizwasservorlauf Belüftung Abgassystem Schnellstartfunktion Kommunikation mit den unterlagerten Modulsteuerungen 28 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 28
ISDN Leitsystem Leitwarte Fernwartungssystem TCP/IP (IEC 60870-5-104) Zentrale Anlagensteuerung (Redundanz-System) Berechnung Anlagenverfügbarkeit Profibus DP Profibus FMS Hauptaggregate Gasregelstrecke, SAV Lüftungsanlagen Wärmeauskopplung Kühlsystem Wasseraufbereitung Schmierölversorgung Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4 29 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 29
Zentrale Anlagensteuerung Gasübergabestation Gasdruck-Mess- und Regelstrecke Sicherheitsabsperrventil Gasmengenerfassung Summenimpuls für SWT-Gasbezugssystem Überwachung Gasalarm und Brandalarm 30 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 30
Zentrale Anlagensteuerung Lüftungsanlage Zu- und Abluft Gasmotor Zu- und Abluft Generator Abwärmenutzungsräume Belüftung Pumpenraum und Schaltwarte (Kaskadenregelung Zuluft-, Raum- und Ablufttemperatur) Umluft- und Außenluftjalousien 31 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 31
Zentrale Anlagensteuerung Hybridkühler 2 Kühler mit Ventilatoren und Besprühungspumpen für Ladeluft- und Notkühlkreislauf Ladeluftkühlkreis (Gemischkühler) Abfahren der Ladeluftkühler-Abwärme über Glykolkreis der Hybridkühler Notkühlkreislauf Rücklauftemperatur-Begrenzung und Notkühlung Wärmeauskopplung aus HT-Kreislauf in den Glykolkreis des Hybridkühlers über zwei Notkühlwärmetauscher / Notkühlpumpen sowie Notkühl-Heizwasserpumpe 32 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 32
Zentrale Anlagensteuerung Schmierölsystem Steuerung der Frischölversorgung Füllstände Frisch- und Altölbehälter Umschaltventile Überwachung, Signalaustausch Wasseraufbereitung Erfassung Zählwerte Überwachung Signalaustausch mit der Steuerung der Wasserenthärtungsanlage 33 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 33
ISDN Leitsystem Leitwarte Fernwartungssystem TCP/IP Zentrale Anlagensteuerung (Redundanz-System) Berechnung Anlagenverfügbarkeit Profibus DP Profibus FMS Gasregelstrecke, SAV Lüftungsanlagen Wärmeauskopplung Kühlsystem Wasseraufbereitung Schmierölversorgung Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4 34 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 34
Berechnung Anlagenverfügbarkeit Tool auf separatem Rechnersystem Einsatz im Rahmen des Wartungsvertrages Daten von Anlagensteuerung und Modulsteuerungen Verfügbarkeitsberechnung (je Modul) auf Grundlage der Modul-Anforderungszeit Erfassung von störungsbedingten Stillstandszeiten Berücksichtigung von Wartungszeiten 35 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 35
BMU/VKU-Konferenz am 30. Oktober 2008 in Berlin: Stadtwerke der Zukunft: Vorreiter bei Klimaschutz, Energiesicherheit und Innovationen "Stadtwerke sind die Gewinner der Energiewende: Als lokale Dienstleistungsanbieter erzeugen sie mit Kraft-Wärme-Kopplung und erneuerbaren Energien die Energie der Zukunft. Mit qualitativ hochwertigen Angeboten kann es ihnen gelingen, ihre Wettbewerbsposition zu stärken und zufriedene Kunden an sich zu binden (Bundesumweltminister Sigmar Gabriel) Die Energiewende ist zentrale Weichenstellung für eine nachhaltige Zukunft. Dezentrale Energiedienstleistungen verbinden Einsparungen, hocheffiziente Energieerzeugung und erneuerbare Energien miteinander. Die Städte und Gemeinden der Zukunft produzieren über ihre Stadtwerke eigenen Strom und Wärme mit hocheffizienten Kraftwerken. Sie werden zu Vorreitern der Nachhaltigkeit. Stadtwerke als Klimaschutz-Motor!.online 3. November 2008 36 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 36
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen zum Thema direkt im Anschluss oder auch gerne später. Kraftwerksleittechnik und Automation für effiziente Strom- und Wärmeerzeugung Dipl.-Ing. Heinz Hagenlocher Vertriebsleiter Anlagenautomation AVAT Automation GmbH Derendinger Strasse 40, 72072 Tübingen www.avat.de Telefon +49 7071 9735-0 Telefax +49 7071 9735-55 37 04.11.2008 2008 AVAT Automation GmbH www.avat.de Folie 37