Prozessleitsystem Freelance für die Fernüberwachung des Fernwärmenetzes in Szeged (Ungarn)

Senkung der Betriebskosten durch unbemannte autonome Steuerung und Erdgaseinsparungen in Höhe von 1,8 Mio. m3 pro Jahr

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In der Antike nutzten die Römer und die Türken heiße Quellen, um ihre Bäder und Wohnräume zu heizen. Im Laufe der Zeit entwickelte sich diese Art der Nutzung soweit, dass im 19. Jahrhundert unterirdische Dampf- und Heißwasserreservoirs angezapft wurden, um ganze Stadtbezirke zu beheizen.

Nutzung der Erdwärme

Erdwärme (geothermische Energie) ist aufgrund ihres sehr niedrigen CO2-Fußabdrucks mittlerweile als bevorzugte Energiequelle auf dem Vormarsch. Technologische Fortschritte in der Prozessleittechnik und Bohrtechnik haben die Erschließung dieser Energiequelle deutlich erleichtert und rentabler gemacht.

Der große Vorteil der Erdwärme besteht darin, dass sich ihre Erschließung ohne die Verbrennung fossiler Brennstoffe realisieren lässt, sodass fast keine Treibhausgasemissionen entstehen. Im Gegensatz zur vom Wetter bzw. von den Sonnenstunden abhängigen Solar- und Windenergie steht die Erdwärme 365 Tage im Jahr rund um die Uhr zur Verfügung.

Um diese Wärmequelle zu erschließen, werden mehrere Tausend Meter tiefe Brunnen gebohrt und anschließend wird Wasser in die entstandenen Risse injiziert. Eine Produktionseinrichtung pumpt den erzeugten Dampf nach oben, und ein mechanisches System führt die Wärme direkt ihrer beabsichtigten Verwendung zu. Anschließend wird erneut gekühltes Wasser in den Boden injiziert, um mehr Dampf zu erzeugen. Sämtliche Verfahren, von der Bohrung über die Wasserinjektion bis hin zu Pumpvorgang und Dampfverteilung, erfordern ein Höchstmaß an Präzision, Überwachung und Steuerung.

Ungarns vielversprechendste Geothermalwasserquellen

Die Stadt Szeged in der pannonischen Tiefebene gilt als Standort einer der vielversprechendsten Geothermalwasserquellen Ungarns. Im Jahr 2011 wurde ein auf Erdwärme basierendes Fernwärmekonzept als energie- und kosteneffizienteste Methode zur Beheizung von Wohn- und Geschäftsgebäuden in der Stadt ermittelt.

Um diese Ressourcen für das neue Fernwärmesystem zu nutzen, entschied sich das Unternehmen Geothermal Services Ltd. zur Bohrung von zwei Brunnen von je 2.000 m Tiefe sowie zwei Rückführungsbrunnen von 1.700 m und 1.250 m Tiefe, die bis in die Erdwärmereservoirs entlang des Pipelinenetzes hinabreichen, um einen stetigen Heißwasserstrom zu erreichen. Nach der Inbetriebnahme sollten diese Brunnen zahlreiche große kommunale Gebäude beheizen, darunter Krankenhäuser, Schulen, Hochschulen, Bibliotheken und Sporthallen.

Die Engineering-Leistungen für das Projekt und die Bereitstellung der benötigten Lösung für elektrische Steuerung, Instrumentierung und Automatisierung sollten im Rahmen eines Ausschreibungsverfahrens beschafft werden. Aus dem langwierigen Auswahlverfahren ging das Team von ABB Process Automation in Ungarn erfolgreich hervor und konnte sich so gegen andere führende Anbieter durchsetzen.

Phase 1 des Fernwärmesystems ist seit November 2013 in Betrieb und versorgt im Winter 25 kommunale Großkunden.

Die Fakten

Branche Energie und Stromversorgung 
Kunde GEOSZ Kft
Land Ungarn
Lösungen

Freelance Leitsystem mit

  • 2 AC 800F Controllern
  • S700 Remote I/O System, 1100 I/O Signale
  • 2 Engineering-Stationen
  • 2 Bedienstationen
  • Redundantem optischen Profibus DP Feldbusnetzwerk
  • 16 Motoren und 12 Antrieben
  • 2 Verteilern und Unterverteilern 
  • 6 elektromagnetischen Durchflussmessern, 18 Druckmessumformern, ca. 120 PT100
  • 38 Wärmeenergiemessern und -transmittern
  • 38 Stromverbrauchszählern, 14 Motorventilen für Zweipunktregelung, 45 Motorventilen für Dreipunktregelung
Geothermische Brunnen sollen zahlreiche große kommunale Gebäude beheizen, darunter Krankenhäuser, Schulen, Hochschulen, Bibliotheken und Sporthallen.

Engagement von ABB für geringere Umweltauswirkungen

Dank jahrelanger Erfahrung und höchster Branchenstandards in Verbindung mit der Nutzung erneuerbarer Ressourcen zur Senkung des CO2-Fußabdrucks sowie der Umweltauswirkungen durch fortschrittliche Technologien ist ABB in der Lage, eine umfassende Automatisierungslösung bereitzustellen. Das benutzerfreundliche und skalierbare Prozessleitsystem Freelance ist das Herzstück der gesamten Lösung.

Integrationsfunktionen von Freelance

Eine kritische Rolle bei der Automatisierung einer Geothermieanlage spielt die Steuerung und Aufrechterhaltung einer stetigen Versorgung mit Dampf und Wasser. Um diese sicherzustellen, müssen Informationen aus zahlreichen Systemen, u. a. aus dem Prozessleitsystem und dem M-Bus-PROFIBUS-Konverter (für Wärmeenergie und Stromverbrauch), integriert werden.

Freelance ermöglicht über „Plug & Produce“ die Integration aller gängigen Feldbusse.


Vielseitige Kommunikation und intuitive Bedienerschnittstelle

Die Integration aller gängigen Feldbusse wird über „Plug & Produce“ ermöglicht.

Alle relevanten Informationen stehen über eine einzige, benutzerfreundliche und zuverlässige Bedienerschnittstelle für Engineering, Inbetriebnahme, Instandhaltung und Feldbusmanagement zur Verfügung. Die intuitive Oberfläche ermöglicht einfache Bedienung und Diagnose sowie Fehlerbehebung im gesamten System.

Das Leitsystem für die Fernwärmeanlage umfasst außerdem AC 800F Controller und mehr als 40 dezentrale S700 Remote I/O Stationen mit entsprechenden Modulen. Die AC 800F Controller bieten ein redundantes konfigurierbares System zur Anpassung an die sich ändernden Anforderungen der Anlage und unterstützen dabei bis zu 1.000 E/As. Zu diesem Zweck kommen S700 E/A Module aufgrund ihres geringen Platzbedarfs als dezentrale PROFIBUS-E/As zum Einsatz.

Die Lösung umfasst außerdem eine zentrale Warte mit mehreren Freelance Operations (DigiVis) Leitstationen. Weitere Leistungen sind die Bereitstellung, Installation und Inbetriebnahme der zugehörigen Motoren und Antriebe im Leistungsbereich 15 bis 45 kW, die in den Hauptpumpstationen zum Einsatz kommen, sowie der Druckerhöhungspumpen, die den Wasserkreislauf durch das Pipelinenetz steuern. Daneben werden außerdem Niederspannungs-Hauptverteiler und Unterverteiler, elektromagnetische Durchflussmesser sowie Messinstrumente für Druck und Temperatur bereitgestellt.

István Kiss, Senior System Engineer ABB Ungarn

„Dieses ausgefeilte Freelance Überwachungssystem ermöglicht allen Benutzern des Fernwärmenetzwerks die Nachverfolgung sämtlicher Daten ihrer Heizzentralen, z. B. Wassertemperatur, Durchfluss, Wärmeverbrauch, in Echtzeit. Darüber hinaus können sie online historische Trenddaten abrufen.“

Videos zum Fernwärmeprojekt für die Innenstadt von Szeged

Vorteile

  • Reduzierter ökologischer Fußabdruck durch Bereitstellung von 4,4 MW aus erneuerbaren Energien
  • Reduzierte Betriebskosten mit jährlichen Einsparungen von 1,8 Mio. m3 Erdgas
  • Jährliche Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 3.633 Tonnen durch verbesserte Diagnosefunktionen dank integrierter Fernüberwachung
  • Optimierte betriebliche Produktivität durch Erzeugung von 55.239 GJ erneuerbarer Energie pro Jahr für Heizzwecke
Mr. Tamás Péter, Geschäftsführer GEOSZ Kft.
„Das bewährte Pipeline-Management- und -Überwachungssystem von ABB ermöglicht uns einen zuverlässigen Überblick über das Fernwärmenetz sowie dessen Fernüberwachung. Gleichzeitig können wir dank der unbemannten vollautomatischen Steuerung die Betriebskosten niedrig halten.“
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