2022 - 2025
Öffentlich gefördertes Forschungsprojekt im 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung.
Verbundvorhaben: KomTechE: FunkSTA - Betriebsoptimierung und Ausbau regenerativ gespeister thermischer Netze für Stadtwerke auf Basis funkbasierter Kommunikationstechnologien.
FKZ: 03EN3060
heatbeat war im Verbundprojekt FunkSTA als Partner für Simulation, Analyse und den Digital Twin eingebunden. Der Projektaufbau folgte einem klar strukturierten Ablauf: Während der Projektlaufzeit wurde durch STAWAG, regio iT und Partner eine flächendeckende LoRaWAN‑basierte Messinfrastruktur in den Hausübergabestationen aufgebaut. Parallel dazu erweiterte heatbeat seinen bestehenden Workflow zur Modellierung des Aachener Fernwärmenetzes und entwickelte ein digitales Abbild des Netzes auf Basis georeferenzierter Daten (GeoJSON). Mit der schrittweisen Verfügbarkeit hochaufgelöster Live‑Messdaten wurden diese über MQTT in den heatbeat Digital Twin integriert. Darauf aufbauend erfolgten kontinuierliche Analysen, KPI‑Auswertungen sowie die Entwicklung automatisierter Services für Betrieb, Kalibrierung und Optimierung, die im realen Netz validiert wurden.
Der Leistungsumfang von heatbeat umfasste die vollständige Kette von Datenanalyse bis hin zu simulations‑ und optimierungsbasierten digitalen Services. Zentrale Bestandteile waren die Auswertung von Live‑Messdaten aus dem Fernwärmenetz, die Entwicklung eines standardisierten Messdatenberichts zur Effizienzbewertung von Hausübergabestationen sowie die Ableitung konkreter Handlungsempfehlungen für Netzbetreiber. Ergänzend entwickelte heatbeat automatisierte Prozesse zur Kalibrierung dynamischer Simulationsmodelle, die den manuellen Aufwand deutlich reduzierten und die Modellgenauigkeit signifikant erhöhten. Darüber hinaus wurde ein prototypischer modellprädiktiver Regelungsansatz (MPC) konzipiert und getestet, der nachweislich Wärmeverluste und Betriebskosten senken konnte und die Grundlage für zukünftige operative Anwendungen bildet.
Der heatbeat Digital Twin fungierte als zentrale Integrations‑ und Analyseplattform im Projekt. Hochaufgelöste Live‑Messdaten aus der LoRaWAN‑Infrastruktur wurden über MQTT in eine Zeitreihendatenbank überführt und georeferenziert einzelnen Gebäuden und Netzabschnitten zugeordnet. Darauf aufbauend entwickelte heatbeat verschiedene Visualisierungskomponenten, darunter Gebäude‑ und Messdatendashboards sowie eine kartenbasierte Netzansicht zur schnellen Identifikation auffälliger Betriebszustände. Zusätzlich diente der Digital Twin als Grundlage für automatisierte KPI‑Auswertungen, Messdatenberichte, simulationsbasierte Analysen und Optimierungsalgorithmen. Durch die Kombination von Echtzeitdaten und kalibrierten Modellen entstand ein neues Maß an Transparenz, das sowohl die operative Betriebsführung als auch die strategische Planung nachhaltig unterstützte.
