Einleitung und Ziele
Die Teilprojekte 3 bis 13 erfordern die Bereitstellung von technischen Möglichkeiten bzw. Randbedingungen (z. B. Wärmezufuhr und -abfuhr, Stromversorgung, Datenverarbeitung). Im Teilprojekt sind deswegen die Errichtung und der Betrieb der technischen Plattform sowie das übergeordnete Monitoring geplant. Diese technische Plattform kann man als komplexes Versorgungssystem betrachten.
Dieses System soll für Versuche, Tests und Praktika im Teilprojekt 13 (Entwicklung von neuen Lern- und Ausbildungsmethoden) genutzt werden. Dort stehen Fragestellungen von komplexen Versorgungssystemen (Hydraulik, MSR, Leit- und Informationstechnik sowie Speicherbetrieb und -management, Flexibilisierung von Erzeugern, ökologischer Betrieb, netzdienlicher Betrieb, Verrechnung usw.) im Mittelpunkt.
Lösungsansatz
Das Teilprojekt 2 muss primär die technischen Voraussetzungen für die Teilprojekte 3 bis 13 bereitstellen (Test- und Versuchswesen). Ein Temperaturschienensystem stellt Kaltwasser, Kühlwasser, Warmwasser und Heißwasser bereit. Dafür sind folgende Komponenten notwendig: Kältemaschinen, Rückkühler, Kälte- und Wärmespeicher, Rohrleitungen, Armaturen, Sensoren und Aktoren (z. B. Pumpen, Stellventile), Sicherheitstechnik usw.
Aufgrund des Gesamtkonzeptes (z. B. Digitalisierung) ist auch die Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) ein wichtiger Bestandteil des Teilprojektes 2. Die IKT wird für folgende Aufgaben benötigt:
- Monitoring (z. B. Speicherung der Messwerte) und den Betrieb (z. B. Management) der technischen Plattform (Teilprojekte 3 bis 10) als produktive Infrastruktur,
- Untersuchungen der oben genannten Komponenten als Forschungsgegenstand,
- Verbesserung des Systembetriebs und Optimierung im Teilprojekt 12 mit einer stärkeren Vernetzung der Komponenten und Subsysteme,
- Verwendung im Teilprojekt 13 in Verbindung mit neuen Lern- und Ausbildungsmethoden (z. B. Simulation, Co-Simulation, Visualisierung, Parameteridentifikation, Visualisierung).
Stand und Ergebnisse
Aufgrund des komplexen Systems mussten mehrere Aufgaben parallel bearbeitet werden. Dabei lassen sich zwei große Bereiche definieren. Erstens ist die Versorgung von vielen Versuchsständen über das Temperaturschienen-System zu ermöglichen. In den meisten Fällen liefert ein Teilsystem Wärme (z. B. Kondensator einer Kältemaschine) und ein Teilsystem (z. B. Rückkühler) muss die Wärme abnehmen. Es ist jedoch ein Betrieb mit vielen Wärmequellen und Wärmesenken geplant. Deswegen sind sehr viele Betriebsarten und ein sehr großer Leistungsbereich zu beherrschen. Zweitens muss die Datenübertragung und -verarbeitung den komplexen bzw. den flexiblen Betrieb umsetzen. Weitere Aspekte sind die Sicherheit, die Erweiterbarkeit usw. Deswegen führten die Projektpartner bisher folgende Arbeiten durch:
- Abfrage und Auswertung der Nutzer-Anforderungen,
- Präzisierung und stationäre Simulation des Temperaturschienen-Systems (hydraulischen Systems),
- Recherche und Auswahl von Hardware- und Software-Komponenten,
- Planung der grundlegenden Versorgung der Versuchsstände,
- Entwicklung und Simulation der Übergabestationen zum Anschluss der Wärmequellen und -senken an das Temperaturschienen-System, (Bsp. Abb. 1)
- Beschaffung, Aufbau und Inbetriebnahme der Monitoringtechnik und der SPS,
- Test von Schnittstellen zur Datenübergabe,
- Aufbau und Betrieb von Software/Hardware-in-the-Loop-Systemen (HiL/SiL),
- erste Arbeiten zum Betriebskonzept,
- Entwurf eines Systems zur übergreifenden Datenverarbeitung.
Aufgrund der fehlenden Informationen über die Gebäudestruktur und die baulichen Randbedingungen der geplanten Außenstelle der TU Chemnitz in Reichenbach (Vogtl.) konnten die Betrachtungen und Modellierungen des Temperaturschienen-Systems bisher nur qualitativ erfolgen. Im nächsten Schritt ist geplant, parallel zur Gebäudeplanung ein Real-Modell zu erstellen. Dieses soll es ermöglichen, neben der Auslegung der hydraulischen Komponenten auch instationäre Vorgänge im System abzubilden, z. B. Inbetriebnahme/Abschalten einer Versuchsanlage, Fehlerfälle oder Druckstöße.
Neben der Planung und Vorbereitung des funktionellen Betriebs der Plattform ist für die Außenstelle auch ein Betriebssicherheitskonzept durch die Nutzer (KETEC) zu erstellen. Dieses muss die spezifischen Gefährdungen abbilden, welche aus dem Plattformbetrieb resultieren, und die erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen benennen. Es ist Aufgabe des Teilprojektes 2, die zum Einsatz kommenden Gefahrstoffe, die Gefährdungen der einzelnen Versuchsanlagen, Emissionen, Sicherheitsrisiken usw. zu katalogisieren. Basierend darauf wird das Betriebssicherheitskonzept durch Sachverständige erstellt und zur Gebäudeplanung bereitgestellt.
Veröffentlichungen
Publikationen folgen nach Abschluss der entsprechenden Arbeiten.
