Mainova optimiert den Betrieb der hochmodernen Anlagentechnik des ProfiCamps Eintracht Frankfurt und setzt dabei auf die Simulationssoftware Polysun.
Mainova beliefert mehr als eine Million Menschen in Frankfurt am Main mit Strom, Gas, Wärme und Wasser und überzeugt als leistungsstarker Partner beim Betrieb anspruchsvoller Anlagentechnik. Im Fokus steht dabei die dezentrale und umweltschonende Energieerzeugung bei hoher Anlageneffizienz und optimalem Energieeinsatz.Der Profi-FussballvereinEintracht Frankfurt hat sich deshalb entschieden, die Energieversorgung ihres neuen ProfiCamps in die Hände der Mainova zu legen. Das neue Proficamp umfasst den 800 Quadratmeter großen Fitnessbereich inklusive Whirlpool sowie ein Verwaltungsgebäude auf 400 Quadratmeter inklusive einem 120 Sitzplätze bietenden Betriebsrestaurant. Der Baustandard entspricht einem Passivhaus und damit modernsten Ansprüchen.
Mainova definiert den optimalen Betrieb der Energieanlagen:
Die Experten bei Mainova analysierten die Bestandsanlage im Detail, mit dem Ziel eine effiziente Nutzung der erneuerbar erzeugten Energie sicherzustellen. Das Anlagenkonzept zur Deckung des Heiz- und Kühlbedarfs besteht aus sieben Wärmepumpen (drei Luft-Wasser-Wärmepumpe mit einer kumulierten Leistung von 450 kW und vier Sole-Wasser-Wärmepumpen mit einer kumulierten Leistung von 240 kW), Solarthermiekollektoren auf 107 Quadratmetern Dachfläche, eines Erdwärmespeichers und eines Gaskessels. Eine besondere Herausforderung bildete die Prognose des Nutzerverhaltens, welches durch die Trainingszeiten grosse Bedarfsspitzen aufweist. Zudem befindet sich der Erdwärmespeicher in einem Wasserschutzgebiet mit entsprechenden Auflagen für die Auskühlung des Erdreichs.
Die Software Polysun wird zur Prüfung von Betriebsvarianten zielführend genutzt:
Die Experten von Mainova nutzen die Software von Polysun, um das Bestandssystem mit allen Komponenten abzubilden und simulativ den optimalen Betrieb zu definieren. Ziel war es dabei, den Gaskessel nur zur Abdeckung weniger Stunden vorzusehen. In einem ersten Schritt wurde eine vereinfachte Grobsimulation in Polysun vorgenommen und die Erzeuger sinnvoll zusammengefasst. Dies erlaubte einen raschen Variantenvergleich verschiedener Steuerungskonzepte und ein diesbezüglicher Grundsatzentscheid. In einem zweiten Schritt wurde die Simulation in Polysun basierend auf dem gewählten Steuerungskonzept verfeinert und die Erzeuger detailliert abgebildet. Zudem wurden auch unterschiedliche Verbrauchsszenarien hinterlegt und die Robustheit der Energieversorgung zur Bereitstellung der Wärme und Kälte ganzjährig überprüft. Bei der simulativen Abbildung in Polysun unterstützten die Simulationsexperten von Vela Solaris mit dem Aufbau der entsprechenden Hydraulikschemas.
Polysun-Systemvorlage
Die Anlagentechnik liefert erneuerbare Energie im Betrieb:
Inzwischen ist das neue ProfiCamp von der Eintracht-Familie bezogen und wird durch Mainova zuverlässig mit erneuerbarer Energie versorgt. Die Anlage wird über zwei Jahre über alle Betriebspunkte hinweg gemonitort und mit Hilfe von Polysun weiter optimiert. Mainova verspricht sich auch im Falle, dass der Ist-Betrieb den Sollzustand verlässt, durch die Simulation mit Polysun schneller die Ursachen zu erkennen und zu beheben.
Martin Heuser
Contracting Manager, Mainova AG.
„Bei Mainova setzen wir uns für innovative und umweltschonende Energielösungen ein. Mit der Software Polysun gelang es die komplexe Anlagentechnik als digitaler Zwilling darzustellen und den optimierten Betrieb zuverlässig zu planen. Die Zusammenarbeit mit den Simulationsexperten von Vela Solaris war dabei sehr hilfreich und hat gerade im Aufbau der ersten Hydraulikschemas in Polysun viel Planungszeit gespart.»
Aufbau Basismodell der Simulation mit Polysun Software unter Berücksichtigung der Anforderungen Mainova und Modellverfeinerung
Ergebnis
Erfolgreiche Definition der Betriebssteuerung unter Berücksichtigung der effizienten Einbindung unterschiedlicher Erzeuger sowie Auflagen in Bezug auf Wasserschutz.
Ein neuer, internetbasierter Konfigurator führt dazu, dass im Bereich umweltfreundlicher Versorgung mit Wärme, Wasser & Strom keine Wünsche offenbleiben. Anwender können alle gängigen Varianten ihres Energiesystems simulieren und vorab prüfen.
Die SONNENKRAFT GmbH ist ein führender Spezialist im Bereich umweltfreundlicher Gewinnung von Wärme, Wasser und Strom mit einer Million Kunden in Europa. Seit 30 Jahren beschäftigt sich das Unternehmen mit erneuerbarer Energie sowie mit der Entwicklung und Produktion von zukunftstauglichen Solarlösungen. SONNENKRAFT produziert Energie aus Österreich für Österreich und Europa und beschäftigt 200 Mitarbeiter an zwei CO2-freundlichen Produktionsstandorten. Von Photovoltaik-Modulen (PV) und Sonnenkollektoren über Sonnenbalkone und -terrassen bis hin zu Sonnenkraftwerken, aktiven Energiefassaden und E-Carports. Das erklärte Ziel des österreichischen Marktführers ist es, jedes Gebäude in ein Kraftwerk für Sonnenenergie zu verwandeln. Dafür arbeitet es mit 800 ausgewählten Experten in Europa zusammen, die sich den gleichen strengen Qualitäts- und Nachhaltigkeitskriterien verpflichten wie SONNENKRAFT. „Die Qualitätssicherung nimmt bei uns einen zentralen Stellenwert ein, denn nur die besten Produkte sichern auch langfristig unseren Erfolg“, so SONNENKRAFT.
Herausforderung
Der hohe Qualitätsanspruch gepaart mit der außergewöhnlichen Portfolio-Vielfalt des Unternehmens führte im Laufe der Zeit dazu, dass die bereits bestehende Konfigurationslösung für Energiesysteme nicht mehr den Ansprüchen von SONNENKRAFT genügte. „Wenn Kunden heute unsere Webseite aufrufen und ihre Konfiguration durchspielen, können gut und gerne einige tausend Systemschritte im Hintergrund geschehen. Hier stießen wir mit dem Bestandssystem an unsere Grenzen“, berichtet Michael Pertl, Leiter Produktmanagement Wärme bei SONNENKRAFT. Darüber hinaus sei das vorherige System „sehr starr“ gewesen, insbesondere was die energiesystemübergreifende Betrachtung betrifft, und neue Module ließen sich nicht allzu schnell einpflegen, so Pertl weiter.
Ziel war es, einen neuen Konfigurator ins Leben zu rufen, der Endkunden ganz bequem Auskunft über das individuelle Energiesystem gibt – zügig und mit absolut validen Zahlen. Letztlich soll die Lösung auch Komfortmerkmale bieten. Das bedeutet, noch mehr Detailtreue bieten als es Lösungen des Wettbewerbs können.
Die Lösung
Der auf der Polysun API von Vela Solaris basierende neue SONNENKRAFT-Konfigurator ist in kürzester Projektlaufzeitzeit ein wahrer Tausendsassa geworden. Im Detail: die zehn verschiedenen Polysun-Templates des Systems lassen nunmehr in 816 Schritten insgesamt 1089 Optionen entstehen – es gibt also nichts, was es nicht gibt. Hier können jetzt wirklich sämtliche präferierten Möglichkeiten durchgespielt werden. Dabei werden nicht nur Standardabfragen bedient, sondern auch sehr individuelle Konfigurationsmöglichkeiten lassen sich validieren: „Welcher Gebäudetyp steht zur Verfügung?“, „Wie viele Dachflächen stehen zur Verfügung?“ oder „Wie ist die Ausrichtung Ihrer Dachfläche?“ – über diese Fragen bekommen die Anwender ein für die Branche außergewöhnlich hoch qualifiziertes Resultat geliefert. Dafür, dass es zu einem validen Ergebnis kommt, sorgen Ausfüllhilfen, so dass sich auch nicht zu 100 Prozent mit der Materie vertraute Anwender im Konfigurator einfach zurechtfinden können.
Ergebnis
Basierend auf dem Rechenkern der Polysun-API konfigurieren die Kunden und Kundinnen von SONNENKRAFT bequem und schnell online ihren Wärme-, Wasser- und Strombedarf sowie ihre präferierten neuen Energieanlagen. Dabei werden sie komfortabel über ein interaktives Fragensystem durch den Prozess geleitet.
Mit dem Sonnenkraft-Konfigurator gelingt die Auslegung eines Energiesystems kinderleicht.
Die dynamische Simulation erfolgt in bis zu zehn Schritten. Anschließend liegt ein belastbares Ergebnis vor. Die Berechnung lässt dabei auch unterschiedlichste Ergebnisse zu, beispielsweise von der Standard-PV-Anlage bis zur kombinierten mit Wärmepumpe oder anderer Heizanlage. Hausgrößen, Art und Ausrichtung der Dachflächen, oder auch die Anzahl der Bewohner zur Verbrauchsermittlung – der neue Konfigurator ist „State-of-the-Art“ und lässt keinerlei Lücken, um ein möglichst exaktes Simulationsergebnis zu erzielen.
Ein besonderer Clou ist, dass Kunden auf der Webseite ihre Postleitzahl eingeben können. Mit den im System hinterlegten Wetterdaten lässt sich die Ertragsberechnung der Solaranlage noch genauer darstellen.
Der Sonnenkraft Konfigurator ermöglicht es den Anwendern, sich ein komplettes Gesamtangebot erstellen zu lassen und anschließend einen Auftrag in die Wege leiten können.
Simulationsergebnisse basierend auf der Polysun API
Der Eigenheimbesitzer erhält zum Schluss ein Gesamtangebot inklusive aufschlussreicher Kennzahlen zu geplanten Energiesystem, simuliert mit der Polysun API.
„Allerdings bekommen sie die Ergebnisse am Ende der berechneten Simulation zuerst anonym und komplett kostenlos präsentiert. Dann obliegt es ausschließlich ihnen, ob sie auch ein personalisiertes, schriftliches Angebot anfordern möchten“, erläutert Michael Pertl.
In Zukunft möchte SONNENKRAFT den Simulator mit Vela Solaris weiter ausbauen. Pertl dazu: „Batteriesysteme und Elektromobilität werden eine immer wichtigere Rolle spielen. Diese Komponenten werden wir noch stärker in den Prozess miteinbringen sowie weitere Zukunftstechnologien.“ Dazu gehört etwa die Verwertung der durch eine PV eingebrachten Energie in einem thermischen Speicher. Auch solche komplexen Berechnungen sind basierend auf der Polysun API schon heute möglich.
„Die sehr von gegenseitigem Vertrauen geprägte Partnerschaft mit Vela Solaris besteht seit mehr als 20 Jahren. Und die neue Software ist ein weiterer Beweis der hohen Güte dieser Kooperation“, zieht Michael Pertl ein sehr zufriedenes Fazit. Dazu gehöre auch, so Pertl weiter, dass sich sämtliche Energiesysteme über eine einzige Software abbilden und neue Module in Windeseile einpflegen ließen.
Michael Pertl
Leiter Produktmanagement Wärme
„Die sehr von gegenseitigem Vertrauen geprägte Partnerschaft mit Vela Solaris besteht seit mehr als 20 Jahren. Und die neue Software ist ein weiterer Beweis der hohen Güte dieser Kooperation.»
reich+hölscher wagt neue Wege und überzeugt mit innovativem Energiekonzept – simuliert mit Polysun.
Im Nordwesten des Bielefelder Stadtbezirks Mitte entsteht das Wohnquartier Grünheide. Es wird mit rund 600 Wohneinheiten eines der größten der Stadt. Auf acht Hektar Fläche will der Investor Amandla International GmbH & Co. KG (Unna) 400 City-Appartements errichten. In einem weiteren Bauabschnitt können weitere Gebäude mit rund 100 Wohneinheiten entstehen. Angedacht sind zudem Spezialimmobilien für Pflegeeinrichtungen oder Studentenwohnungen. Ein weiterer wichtiger Teil des Konzepts ist eine fünfzügige Kindertagesstätte.
In der wettbewerblichen Ausschreibung für das Energiekonzept konnte sich das Ingenieurbüro reich+hölscher klar durchsetzen. Dem Investor war wichtig, eine zukunftsweisende Lösung mit möglichst niederer CO2-Bilanz zu realisieren, welche gleichzeitig die Möglichkeiten einer zentralen Energieerzeugung effizient und wirtschaftlich nutzt. reich+hölscher prüfte unter dieser Voraussetzung verschiedene Varianten: Das Referenzszenario bildete die Wärmeversorgung über den Fernwärmeanschluss der Stadtwerke Bielefeld und den Betrieb des Nahwärmenetzes mit einer Vorlauftemperatur von 75 Grad. Alternativ wurde verschiedene Varianten für den Betrieb eines «kalten» Nahwärmenetzes mit 45 Grad Vorlauftemperatur und der Einbindung von Luft-Wasser-Wärmepumpen untersucht.
Für einen aussagekräftigen Variantenvergleich setzte reich+hölscher von Anfang an auf die Simulationssoftware Polysun und die Zusammenarbeit mit Vela Solaris. Alle untersuchten Varianten konnten so simulativ abgebildet und in punkto Versorgungssicherheit, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit verglichen werden. Dabei wurde klar, welche Variante am meisten überzeugt: In der gewählten Variante wird mit dem Strom aus Sonne und der Wärme aus der Luft das Wasser für die Beheizung der Wohnungen auf eine Vorlauftemperatur von 45 Grad erwärmt. Das reicht für die Fußbodenheizungen in den knapp 400 Wohnungen vollkommen aus. Ein zweiter Teil des Stroms dient in jedem Gebäude der Nacherhitzung von Warmwasser für Bad und Küche. Die Häuser werden durch ein Nahwärmenetz mit mehren, insgesamt 60.000 Liter fassenden Wasserspeichern in den Häusern verbunden. Ein dritter Teil des erzeugten Stroms fließt in Licht, Komfort und Technik für die Bewohner. Große Vorteile dieser Lösung: Die Energie wird direkt im Quartier erzeugt, kurze Leitungswege und niedrige Vorlauftemperaturen minimieren die Transportverluste.
In der weiteren Optimierung der gewählten Variante lieferten die Simulationsergebnisse von Polysun wertvolle Erkenntnisse. So konnte beispielsweise die Erzeugerleistung der Wärmepumpen um 40% reduziert werden und damit die Wirtschaftlichkeit signifikant gesteigert werden. Zudem konnten einzelne Fragestellungen gezielt durch Simulation beantwortet werden. Eine Fragestellung betraf die Wahl der Rohrdämmung unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit. Die Energieverluste unterschiedlicher Rohrsysteme wurden dazu simuliert und den Investitionskosten gegenübergestellt. Eine weitere Fragestellung betraf den notwendigen Ausbau der Erzeugerleistung bei Hinzunahme weiterer Baufelder. Hier konnte ebenfalls simulativ die Lastszenarien über die Zeitachse analysiert und der entsprechend notwendige Ausbau der Erzeugerleistung der Wärmepumpen optimal dimensioniert werden. Das in Polysun bereits in der Wettbewerbsphase angelegte Energiesystemprojekt wurde durchgängig genutzt und mit Inputdaten angereichert, von der Entwurfs- über die Ausführungsplanung bis zum BAFA-Antrag im Rahmen der Förderung Wärmenetze 4.0.
Ein wichtiger Aspekt betrifft die zukünftig geplante Nutzung der Simulationssoftware Polysun: Die BAFA schreibt ein Monitoring der Energieanlage über elf Jahre vor. reich+hölscher plant deshalb, die simulierten Ergebnisse aus Polysun den gemessenen IST-Werten gegenüberzustellen, um die Qualitätssicherung im Betrieb zu gewährleisten.
An der Zusammenarbeit mit Vela Solaris wird besonders die Kompetenz beim Aufbau der Simulationsprojekte in Polysun geschätzt. Mit Unterstützung der Vela Solaris Simulationsexperten gelang der Aufbau und die weitere Optimierung der Energieprojekte zuverlässig und zeitsparend.
„Für das neue Stadtquartier Grünheide war es von Anfang die Zielsetzung, bei der Energieversorgung auf zukunftsweisende Lösungen zu setzen welche gleichzeitig wirtschaftlich sind. Mit der Simulationssoftware Polysun gelingt ein aussagekräftiger Variantenvergleich und eine wirtschaftliche Dimensionierung der Erzeugerleistung. Die Simulationsergebnisse stiften Mehrwert bis in die Qualitätssicherung im Betrieb.»
Lizenzierung Simulationssoftware Polysun Designer und Unterstützung während dem Projekt in der simulativen Abbildung der Projektvarianten.
Ergebnis
Zuschlag zur Planung des Energiekonzepts für reich+hölscher im Rahmen einer wettbewerblichen Ausschreibung. Erfolgreicher Abschluss Entwurfs- und Ausführungsplanung. Signifikante Senkung der Investitions- und Betriebskosten durch simulative Optimierung der Dimensionierung der Erzeugerleistung und der Rohrdämmung. Erteilung unverbindlicher Inaussichtsstellung für Förderung Wärmenetze 4.0 durch BAFA.
Galerie
Online-Webinar zum Grünheide-Projekt anschauen!
In sechs kompakten Fachbeiträgen erfahren Sie mehr über „das Quartier Grünheide“, mit Details zum Energiekonzept und wie dynamische Simulationen und Wärmenetzoptimierungen zum Gelingen des Projektes beitragen. Darüber hinaus werden die wichtigen Fördermöglichkeiten und die komplexen energierechtlichen Anforderungen an ein Quartier diskutiert.
Tenna Söndergaard macht derzeit ein Praktikumsjahr bei Vela Solaris. Dies ist ein wichtiger Bestandteil ihrer Ausbildung als Ingenieurin Energie- und Umwelttechnik an der ZHAW (Schweiz). Nach nur drei Monaten gehört Tenna bereits fest zum Team. Zeit, ihr ein paar grundlegende Fragen zu stellen.
Warum hast du dich eigentlich für uns entschieden? Du hattest sicher auch andere Optionen!
Für mich ist privat wie auch beruflich der nachhaltige Umgang mit der Umwelt wichtig. Bei Vela Solaris werden erneuerbare Energiesysteme ermöglicht. Dies hat mich sehr angesprochen. Zudem wird bei Vela Solaris die Planungssoftware Polysun inhouse entwickelt. Auch das ist ein spannender Aspekt für mich. Ich bin überzeugt, dass künftig Energiesysteme ausschließlich digital geplant werden. Ihr wart deshalb mein Wunschkandidat für ein Praktikum!
Vielen Dank! Wo siehst du im Praktikum derzeit den Nutzen für deine weitere berufliche Zukunft?
Meine Aufgaben sind sehr vielfältig: Ich löse Supportfälle von Kunden, teste neue Features der Software, unterstütze bei der Verrechnung und schreibe sogar Prüfungsfragen für externe Lehrgänge im Bereich Gebäudetechnik. Ich profitiere sehr davon, Arbeitsabläufe von A bis Z kennenzulernen. Dabei lerne ich sehr praktische Dinge: Mit einem Geschäftsführer eines Ingenieurbüros über seine Kundenanliegen zu sprechen, ist für mich inzwischen selbstverständlich. Zudem habe ich täglich die Möglichkeit, mein theoretisches Wissen auf praktische Fragestellungen anzuwenden. Mein Ziel ist es, in der Simulation gesamtheitlicher Energiesysteme mein Praxiswissen auszubauen – dazu finde ich hier eine sehr gute Ausgangslage.
Wie erlebst du die Arbeit im Team – gerade in der aktuellen Zeit?
Leider sehen wir uns derzeit nur selten persönlich, gewisse Teammitglieder sehe ich eigentlich nur virtuell. Bei Vela Solaris besteht aber eine ganz tolle Basis, neue Teammitglieder wie mich innert kürzester Zeit aufzunehmen. Im Team gibt es unterschiedliche Persönlichkeiten, was ich auch gut finde. Gleichermassen sind alle freundlich, offen und kollegial. Ich erhalte das Gefühl, dass ich einen Beitrag leiste, der auch klar geschätzt wird. Das freut mich sehr und macht die Zusammenarbeit auch virtuell leicht.
Hanna verstärkt das Team im Bereich Services – dem Kompetenzzentrum für Energiesystemsimulation!
Hanna im Einsatz!
Seit dem 1. August wird das Team Services & Support durch Hanna Gäbelein verstärkt. Hanna hat an der Fachhochschule MCI in Innsbruck Umwelt- und Verfahrenstechnik mit Schwerpunkt Anlagenbau und Energietechnik erfolgreich abgeschlossen. Die simulationsbasierte Planung von Energiesystemen begeistert Hanna – so setzte sie Polysun schon während dem Studium ein, um den optimierten Einsatz von Photovoltaik-Anlagen mit Batteriespeichern zu untersuchen.
Bei Vela Solaris betreut Hanna nun anspruchsvolle technische Supportaufgaben von Kundinnen und Kunden und erbringt dezidierte Serviceleistungen im Bereich der simulationsbasierten Planung von Energiesystemen mit Polysun.
Wie hat Hanna die ersten Wochen im neuen Job erlebt? Gerne gibt sie Auskunft:
So ist meine neue Aufgabe:
Unsere Kundinnen und Kunden haben ganz unterschiedliche Fragestellung im Bereich der digitalen Planung von Energiesystemen. Im direkten Kundenkontakt biete ich Unterstützung sowohl bei technischen Fragen zur Polysun-Software wie auch bei anspruchsvollen fachlichen Herausforderungen – von der simulationsgestützten Wärmepumpenauslegung bis zur Dimensionierung des Eisspeichers. Diese Kombination ist für mich optimal! Toll ist auch, dass ich jederzeit und unkompliziert auf die Expertise im Team zurückgreifen kann.
Trends in meinem Arbeitsumfeld:
Im Bereich der intelligenten Steuerung gibt es viele Möglichkeiten, wie ein Gesamtsystem durch die Simulation mit Polysun optimiert werden kann. Bereits in meinen ersten Wochen gab es schon einige Kundenanfragen zu diesem Thema. Ich kann mir gut vorstellen, dass diese Anfragen noch zunehmen, um die wachsenden Möglichkeiten einer Steuerung gerade auch unter dem Aspekt Sektorkopplung auszuloten.
Arbeiten bei Vela Solaris:
Ich empfinde die Arbeitsatmosphäre bei Vela Solaris als extrem motivierend und dynamisch. Ich bin Mitglied eines Teams, welches geballte Fachexpertise mit einem lockeren und kollegialen Umgang vereint. Das macht es einem selbst leicht, Höchstleistungen zu erbringen.
