Fraunhofer optimiert iKWK-Betrieb für Thüringer Wärme Service

Die TWS Thüringer Wärme Service (TWS) setzt bei der Betriebsführung ihrer neuen iKWK-Anlagen auf eine Optimierungslösung des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung – Angewandte Systemtechnik (Fraunhofer IOSB-AST). Das Institut aus Ilmenau setzt die Technologie an den TWS-Standorten Gera-Langenberg und Ohrdruf ein. Die intelligente Steuerung soll die Einsatzplanung der Anlagen wirtschaftlich und regelkonform unterstützen.

Nach Angaben der TWS steuert die Software den Betrieb von Anlagen so, dass Stromerzeugung und Wärmeerzeugung optimal auf die jeweiligen Markt- und Systembedingungen abgestimmt sind. BHKW-Leistungen lassen sich gezielt bei hohen Strompreisen am Markt platzieren, während Wärmepumpen bevorzugt in Phasen niedriger Preise eingesetzt werden. Wärmespeicher dienen dabei als Flexibilitätsoption, um die Wärmeversorgung jederzeit sicherzustellen.

Komplexe Systeme beherrschen

Grundlage ist das Konzept der innovativen Kraft-Wärme-Kopplung (iKWK), das klassische KWK-Anlagen mit erneuerbaren und elektrischen Wärmeerzeugern kombiniert. Ziel ist es, die Sektoren Strom und Wärme stärker zu koppeln und erneuerbare Energien besser in die Versorgungssysteme zu integrieren. Für Betreiber wie die TWS entsteht dadurch jedoch eine höhere Komplexität in der Betriebsführung, da zahlreiche technische und regulatorische Anforderungen gleichzeitig berücksichtigt werden müssen.

Die vom Fraunhofer IOSB-AST entwickelte Methodik verbindet nach Institutsangaben eine langfristige Planung mit einer detaillierten Day-Ahead- und Intraday-Optimierung. In die Modelle sind Jahresrestriktionen integriert, die sicherstellen sollen, dass die Vorgaben des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (Bafa) eingehalten werden. Dazu zählen ein Mindestanteil von 35 Prozent erneuerbarer Wärme, eine Jahresarbeitszahl (JAZ) der Wärmepumpen von mehr als 1,25, angestrebt wird ein Wert über 2, sowie am Standort Ohrdruf ein Primärenergiefaktor von unter 0,2.

Erlöspotenziale heben

Laut Steffi Naumann, Gruppenleiterin am Fraunhofer IOSB-AST, ermöglicht die eingesetzte Lösung „EMS-EDM PROPHET“, diese Jahresanforderungen bereits in der kurzfristigen Einsatzplanung mitzudenken. „Die Kombination aus Langfrist- und Kurzfristoptimierung macht es möglich, komplexe Systemzusammenhänge in ein praxistaugliches Werkzeug für den täglichen Betrieb zu überführen“, so Naumann.

Auch auf Betreiberseite sieht die TWS Vorteile. Projektmanager Jakob Högner erklärt, dass sich mit der Fraunhofer-Lösung Erlöspotenziale am Spotmarkt besser nutzen lassen, ohne die Versorgungssicherheit oder die Förderfähigkeit der Anlagen zu gefährden. Das stärke die Wirtschaftlichkeit der Wärmenetze in Gera und Ohrdruf und schaffe zugleich eine Grundlage für weitere Projekte.

PV-Carport einbinden

Derzeit überführen die Partner die Optimierungsmodelle nach eigenen Angaben in die produktiven IT-Systeme der TWS. Ab 2026 sollen sie im Regelbetrieb eingesetzt werden. Parallel prüfen die Beteiligten zusätzliche Vermarktungsoptionen, unter anderem durch die Einbindung einer Photovoltaik-Carport-Anlage am Standort Gera-Langenberg.

Die TWS Thüringer Wärme Service GmbH ist Teil der TEAG-Unternehmensgruppe in Erfurt, die mehrheitlich im Besitz von rund 620 Thüringer Kommunen ist. Das Unternehmen investiert nach eigenen Angaben in regionale Wärme- und Stromlösungen.