An einem industriellen Chemiestandort mit mehreren Druckstufen in der Dampfversorgung müssen Dampfnetze zuverlässig und effizient betrieben werden. Dampf ist dort ein zentraler Energieträger für Prozesswärme und Betriebsabläufe. Um den Betrieb datenbasiert steuern und Verluste frühzeitig erkennen zu können, hat Conneqtive ein LoRaWAN®-basiertes Monitoring-System entwickelt und eingeführt: SmartDampf.
Die Lösung deckt zwei Kernaufgaben ab: die kontinuierliche Überwachung der Netztemperaturen als Grundlage für die Kraftwerkssteuerung sowie die automatisierte Überwachung von Dampffallen zur Erkennung von Leckagen und Kondensatstau. Conneqtive übernimmt dabei Konzeption, Installation, Betrieb und Plattformanbindung aus einer Hand.
Die Herausforderung: Dampfnetze ohne Echtzeitdaten zuverlässig und effizient betreiben
Fehlende Transparenz über Temperaturabfall im Netz
In Dampfnetzen mit ungleichmäßiger Durchströmung können die Temperaturen an unterschiedlichen Netzknoten und Endpunkten erheblich variieren. Ohne kontinuierliche Messpunkte entlang des Netzes lässt sich der tatsächliche Temperaturabfall vom Kraftwerk bis zu den Abnehmern nicht belastbar erfassen.
Das führt in der Praxis dazu, dass Kraftwerke mit thermischen Sicherheitspuffern arbeiten. Diese Überproduktion ist aus Versorgungssicherheitsgründen nachvollziehbar, verursacht jedoch kontinuierlich höhere Erzeugungskosten und erhöhten Brennstoffeinsatz.
Manuelle Prüfzyklen bei der Dampffallen-Überwachung
Dampffallen (Kondensomaten) sind sicherheitsrelevante Bauteile, die Kondensat aus dem Dampfnetz ableiten und dabei verhindern, dass Dampf unkontrolliert entweicht. Ihr Zustand beeinflusst direkt die Betriebssicherheit, den Energieverbrauch und die CO₂-Bilanz des Standorts.
Die Prüfung dieser Bauteile erfolgt in vielen Betrieben in festen Intervallen – typischerweise einmal jährlich oder quartalsweise durch manuelle Rundgänge. Eine defekte Dampffalle kann dabei bis zu elf Monate unbemerkt "durchschlagen" und kontinuierlich Dampf verlieren, bevor sie beim nächsten Prüfzyklus auffällt. Weder die Verlustmenge noch die wirtschaftlichen Auswirkungen lassen sich ohne Messdaten zeitnah beziffern.
Hinzu kommt das Risiko von Kondensatstau: Blockierte Dampffallen können gefährliche Wasserschläge in der Rohrleitung verursachen und zu Anlagenschäden führen. Frühwarnungen sind ohne kontinuierliche Messung nicht möglich.
Die Lösung: LoRaWAN®-Sensorik für Netztemperaturen und Dampffallen-Monitoring
Conneqtive hat SmartDampf als nachrüstbares LoRaWAN®-System konzipiert, das ohne Eingriff in die bestehende Leittechnik und ohne Anbindung an das Kundennetzwerk betrieben werden kann. Die Datenübertragung erfolgt über das autarke LoRaWAN®-Funknetz von Conneqtive, die Datenhaltung und Visualisierung über das Conneqtive-Dashboard oder per standardisierter (MQTT-) Schnittstelle in kundenseitige Systeme.
Für den Einsatz in industriellen Chemiebetrieben bringt der Anbieter spezifische Voraussetzungen mit: Erfahrung mit ATEX-Anforderungen, Kenntnis der Sicherheits- und Genehmigungsprozesse in Chemieparks sowie ein LoRaWAN®-Netz, das für den Betrieb in solchen Umgebungen ausgelegt ist. Sensorauswahl, Montageplanung und Inbetriebnahme liegen bei eigenen Technikern ohne Koordinationsaufwand zwischen mehreren Gewerken.
Use Case 1: Netztemperatur-Monitoring und dynamische Kraftwerkssteuerung
An kritischen Netzknoten und Endpunkten des Dampfnetzes wurden Temperatursensoren nachgerüstet. Die Sensoren werden per Schelle auf den Rohren montiert und anschließend neu isoliert. Die batteriebetriebenen Geräte sind für Oberflächentemperaturen bis 500 °C (Netzsensoren) bzw. bis 240 °C (Kondensomaten-Sensoren) ausgelegt und stehen in ATEX-zertifizierten Ausführungen für Ex-Bereiche zur Verfügung.
Die kontinuierlich erfassten Temperaturdaten bilden die Grundlage für eine dynamische Anpassung der Vorlauftemperatur im Kraftwerk. Die Daten ermöglichen außerdem die Identifikation ungleichmäßig durchströmter Leitungsabschnitte und thermischer Schwachstellen im Netz.
Use Case 2: Dampffallen-Monitoring zur Verlusterkennung und Anlagensicherheit
Parallel werden Dampffallen mit spezialisierter Sensorik ausgestattet, die per Ultraschall- und Temperaturmessung erkennt, ob eine Dampffalle "durchschlägt" (Dampfverlust) oder blockiert ist (Kondensatstau). Die Montage erfolgt minimalinvasiv direkt an den Gehäuseschrauben der Dampffallen, ein Stillstand der Anlage ist nicht erforderlich.
Erkennt das System eine Anomalie, wird umgehend eine Benachrichtigung im Dashboard ausgelöst. Die erfassten Messwerte werden automatisch in Verlustmengen (kg/h) und monetäre Werte umgerechnet und stehen damit direkt für das Energiecontrolling und ESG-Reporting zur Verfügung.
Betrieb und Integration
Installation, Inbetriebnahme und laufender Betrieb werden vollständig durch qualifizierte Techniker von Conneqtive übernommen. Dazu gehören Firmware-Updates, Plattformbetrieb und Field Service bei Komponentenwechsel. Die
LoRaWAN®-Infrastruktur von Conneqtive stellt die Konnektivität standortübergreifend bereit. Über Schnittstellen können die Daten in bestehende Energiemanagementsysteme oder Kraftwerksleittechnik übergeben werden.
Das Ergebnis: Datenbasierte Grundlage für Betriebsoptimierung und Verlustminimierung
Netztemperaturen
Durch die flächendeckende Messpunktdichte lässt sich der Temperaturverlauf im Dampfnetz des Chemieparkbetreibers erstmals kontinuierlich und automatisiert nachvollziehen statt punktuell durch manuelle Kontrollen oder Simulationen. Die digitale Datenbasis bildet zudem die Grundlage für weitergehende Algorithmen zur bedarfsgerechten Dampfherstellung.
Das Modell wird auf allen acht Dampfnetzen der drei Standorte genutzt.
Dampffallen-Überwachung
Defekte Kondensomaten werden nicht mehr erst beim nächsten Jahresrundgang, sondern unmittelbar bei Auftreten erkannt. Die automatische Berechnung der Verlustmenge in kg/h und der daraus resultierenden Kosten macht die wirtschaftliche Relevanz jeder Abweichung sichtbar und ermöglicht eine priorisierende Instandhaltungsplanung. Gleichzeitig schützt die Früherkennung von Kondensatstau vor Wasserschlägen und den damit verbundenen Anlagenschäden.
Übergreifende Effekte
Die Kombination aus Netzmonitoring und Dampffallen-Überwachung, umgesetzt und betrieben durch Conneqtive, schafft eine durchgängige Datenbasis für Energiecontrolling, Instandhaltung und ESG-Reporting. Verluste werden automatisch in CO₂-Äquivalente und Euro umgerechnet, ohne dass manuelle Datenpflege erforderlich ist. Conneqtive betreibt das System als Managed Service mit klaren Service Level Agreements und trägt damit die technische Verantwortung für Verfügbarkeit, Firmware-Aktualität und Field Service über die gesamte Vertragslaufzeit.
Die Verwendung der Marke LoRaWAN® erfolgt gemäß der Lizenz der LoRa Alliance®.