KLAEFFIZIENTER

Arbeitspaket 1: Konzeption und Charakterisierung des Gesamtsystems zur Methanisierung, um eine druckaufgeladene Methanisierungsreaktion zu ermöglichen und die Methanausbeute zu maximieren. Dazu zählt auch die Installation und Inbetriebnahme eines Verdichters sowie die Analyse von Anlagencharakteristika für verschiedene Lastbedingungen Arbeitspaket 2: Datensammlung und -analyse relevanter Betriebsdaten der Kläranlagen in Zusammenarbeit mit Partnern zur Unterstützung der Modellbildung und Optimierung. Erfasst werden unter anderem Prozessdaten wie die Abwasserzusammensetzung und Energieflüsse. Arbeitspaket 3: Prognosen für relevante Betriebsgrößen wie Strompreis und Abwassermenge durch maschinelle Lernverfahren. Diese Vorhersagen sollen zur Regelung und Optimierung des Anlagenbetriebs genutzt werden. Arbeitspaket 4: Optimierung und Regelung der Anlagen, um eine netzdienliche Betriebsweise zu ermöglichen. Hierbei wird eine Benchmark-Strategie entwickelt, um Vergleichsmöglichkeiten zu bieten. Arbeitspaket 5: Vergleich der Regelungsstrategien zur Bestimmung optimaler KPIs für den Betrieb. Die FAU analysiert dabei Szenarien wie verschiedene Kläranlagentypen, Jahreszeiten, sowie Entwicklungen in den Strom- und Gasmärkten. In den Simulationen werden diese Szenarien durch multikriterielle Analysen validiert, um ein möglichst robustes Betriebsmodell zu erstellen. Arbeitspaket 6: Implementierung eines Proof-of-Concepts. Hier installiert die FAU eine Methanisierungsanlage auf einem Klärwerksgelände und führt Tests zur Optimierung und Stabilität der Regelungsstrategien durch, die bereits im Modell simuliert wurden. Langzeitversuche mit realem Klärgas prüfen die Robustheit gegenüber unbekannten Lastprofilen mit realem Klärgas. Arbeitspaket 7: Wirtschaftlichkeitsanalyse der Technologie. Hierbei werden Kostenfaktoren und potenzielle Umsetzungsbarrieren bewertet. Abschließend erfolgt die Dissemination der Ergebnisse durch einen Abschlussworkshop.

Arbeitspaket 2: SUN stellt umfangreiche Klärwerks- und Netzinfrastrukturdaten bereit. Diese Daten umfassen unter anderem zeitlich aufgelöste Informationen zur Menge und Zusammensetzung der Eingangsströme, die für die Modellbildung und die Lastprädiktionen genutzt werden. Diese Informationen sind entscheidend, um Modelle und Steuerungsstrategien in nachfolgenden Arbeitspaketen zu entwickeln und zu validieren. Arbeitspaket 4: SUN unterstützt andere Partner bei der Festlegung von Optimierungszielen und Randbedingungen für das Energiemanagement. Arbeitspaket 5: SUN trägt zur Entwicklung von Szenarien bei, um die Regelstrategien in verschiedenen Bedingungen zu testen. Zusätzlich unterstützt SUN die Analyse und Gewichtung zentraler Leistungskennzahlen (KPIs) wie Wirtschaftlichkeit, Treibhausgasminderung und Systemdienlichkeit. Diese KPIs dienen als Grundlage für die Auswahl optimaler Regelstrategien und fördern eine ganzheitliche Verbesserung des Betriebs.

Arbeitspaket 2: INV ist verantwortlich für die Erstellung eines Lastenhefts in Zusammenarbeit mit SUN, KWUG und KPAF für die zu erfassenden Daten der Kläranlagen. Diese Daten werden verwendet, um die spätere Parametrierung des Kläranlagenmodells sicherzustellen. Arbeitspaket 3: INV erstellt Status-Quo-Modelle für die Kläranlagen von SUN, KWUG und KPAF ohne Klärgasnutzung, und stellt die Schnittstellen für den Zugriff und die Steuerung der Modelle bereit. INV ist zudem dafür verantwortlich, die Modelle durch Vergleich mit realen Betriebsdaten aus AP 2 zu validieren und deren Robustheit durch gezielte Einführung von Schocks zu prüfen. Arbeitspaket 4: INV arbeitet mit FAU zusammen, um Abstraktionsschichten zu definieren, die verschiedenen Optimierungsalgorithmen ermöglichen, mit dem Modell zu interagieren. Diese Schichten sollen eine flexible und skalierbare Interaktion zwischen Optimierungsstrategien und dem Kläranlagenmodell gewährleisten. Arbeitspaket 5: INV beteiligt sich an der Definition und Analyse von Anwendungsszenarien, indem es die in AP 2 gesammelten Abwasserdaten extrapoliert, um zukünftige Szenarien abzubilden. Dabei kooperiert INV mit den Projektpartnern, um die Szenarien umfassend zu diskutieren und deren Auswirkungen auf die Regelungsstrategien zu evaluieren. Arbeitspaket 7: INV bewertet gemeinsam mit den Kläranlagen die Herausforderungen beim Einsatz von KI in den Klärwerksprozessen und entwickelt Strategien, um diesen Hemmnissen effektiv zu begegnen. Diese Arbeit ist Teil einer umfassenderen Betrachtung der praktischen Umsetzbarkeit der entwickelten Technologien und deren Integration in bestehende Prozesse.