Wärme

Digitales Feuer: Biomassebefeuerung kombiniert mit Digitalisierung

Das Forschungsprojekt "DigitalFire" vom Fraunhofer UMSICHT möchte die Digitalisierung von Biomassebefeuerungsanlagen vorantreiben und effizienter gestalten, weil diese oft noch manuelle Einstellungen erfordert.
07.11.2019

Die Projektgrafik veranschaulicht das Verfahren hinter der digitalen Idee.

Forschende vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) möchten mit "DigitalFire" die Digitalisierung von Biomassefeuerungsanlagen ausschöpfen. Entlang der gesamten Prozesskette würden Module entwickelt und im Realbetrieb getesten, teilte das Institut mit. Die dadurch generierten zusätzlichen Daten könnten dann genutzt werden, die Anlagen effizienter und damit wirtschaftlicher zu machen, erläuterte Projektleiter Martin Meiller.

In Deutschland existieren rund 900.000 Biomasse-Kesselanlagen und ca. 700 Biomasse-Heizkraftwerke. Für einen wirtschaftlichen Betrieb müssten diese Anlagen mehr und mehr in der Lage sein, auch Brennstoffe niedrigerer Qualität inklusive biogener Reststoffe verarbeiten zu können, heißt es aus dem Institut. Die meisten Systeme könnten dies auch grundsätzlich: Für Brennstoffe wie Waldrestholz oder biogene Reststoffe würden die Parameter manuell eingestellt. Dies sei aber aufwendig und erfordere viel Erfahrung, zeigen die Wissenschaftler ihren Grundgedanken auf.

Sensorik dient als Basis

Am Ende geht es darum, die Verbrennungsregelung so einzustellen, dass ein stabiler Verbrennungsprozess mit hoher Ausbrandqualität von Feststoff und Gasphase und damit ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird. Um dieses Ziel zu erreichen, würden im Projekt DitigalFire zunächst verschiedene Sensoren, "Soft"-Sensoren und Datenerfassungssysteme installiert. Die darüber erzeugten Daten hinsichtlich der Brennstoffzusammensetzung und -qualität, Rosttemperatur und zum Anlagenzustand (siehe Abb.) würden aufbereitet und visualisiert.

Anschließend kämen Methoden u.a. des Machine Learning zum Einsatz, um die Daten auszuwerten und nutzbar zu machen. Damit würden z.B. die automatisierte Einstellung der optimalen Feuerungsparameter oder Warnungen vor kritischen Anlagenzuständen ermöglicht. Durch ein benutzerfreundliches Frontend – auch für mobile Endgeräte – sollen diese Informationen dem Betreiber immer direkt zur Verfügung stehen.

Abhebung von anderen Projekten

Normalerweise wird eine solch durchgängige digitale Prozessüberwachung der Feuerung nur in großen Biomasse-Heizkraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen eingesetzt, vor allem aus Kostengründen. In dem DigitalFire-Projekt sollen diese Funktionen nun auch für Feuerungen in kleineren Leistungsklassen (Kesselanlagen bzw. kleinere Biomassekraftwerke von 100 kW bis 20 MW Feuerungswärmeleistung) verfügbar gemacht werden.

Damit die Technik bezahlbar bleibt, machen sich die Wissenschaftler sinkende Kosten für elektrotechnische Komponenten, Sensorik und Softwarelösungen zunutze. Die BFAutomation ist als Projektpartner dabei. Sie unterstützt die Forschenden bei der Entwicklung der neuen Module. Die Einbindung in die Serverinfrastruktur, die Datenauswertung sowie die Anwendungsentwicklung wird von IT-Spezialisten der UMSICHT-Standorte in Oberhausen und Sulzbach-Rosenberg durchgeführt. (ab)