HEATflex Development of a common technical & economic strategy to increase the competitiveness of CHP & district heating plants

Das übergeordnete Ziel des Projekts HEATflex ist die Entwicklung einer gemeinsamen technischen und wirtschaftlichen Strategie zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit von KWK-Anlagen und Fernwärmekraftwerken durch die Bereitstellung von Wärme-Flexibilität durch die folgenden zwei miteinander verbundenen Ansätze:
Zentrale Wärmeerzeugungsflexibilität: KWK + direkt gekoppelte Wärmepumpen
Dezentrale Wärmeerzeugungsflexibilität: Wärmepumpen werden durch eine neu entwickelte Wärmestation + direkt verbundene Wärmepumpen eingesetzt.
Daher sollten verschiedene Szenarien mit Fokus auf Dänemark und Österreich untersucht werden:
geeignete Betriebsbedingungen an verschiedenen Orten
Größe, Typ und Schnittstellen der erforderlichen Komponenten
Steuerung des gesamten Systems und Kommunikation zwischen Geschäftsmodellen und
Beispielen für bewährte Verfahren in ganz Europa

Ausgangssituation

Die dezentrale Einspeisung in Fernwärmesysteme wird aufgrund der neuen europäischen „Richtlinie zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen “ voraussichtlich erheblich zunehmen. Ziel dieser Richtlinie ist es, dass bis zum Jahr 2030 mindestens 27 % an erneuerbaren Energieträgern beim Endenergie¬verbrauch in der EU erreicht werden, wobei tiefgreifende Eingriffe in allen Bereichen der Energie¬wirtschaft forciert werden sollen. Solche Eingriffe haben jedoch erhebliche Auswirkungen auf den Betrieb und die Steuerung der Netze. Daher muss bei einer dezentralen Einspeisung das gesamte System einschließlich aller Systemparameter (Temperaturen, Druck, etc.) berücksichtigt werden. Der Wettbewerbs- und der Marktdruck im Fernwärmesektor nehmen insbesondere bei KWK-Anlagen auf Biomassebasis stetig zu. Zurzeit ist es in Europa kaum möglich, eine solche Anlage ohne Zuschüsse zu betreiben.
In einigen Fernwärmenetzen, die bereits Erfahrung mit dezentraler Einspeisung haben, tritt außerdem die Situation auf, dass zwischenzeitlich zu viel Wärme in Teilbereichen des Netzes ist. (z. B. im Sommer bei der Fernwärme in Silkeborg, Dänemark, wo sich das weltweit größte Solarkraftwerk befindet). Darüber hinaus wird der spezifische Wärmebedarf in bestehenden Fernwärmenetzen aufgrund von Gebäudesanierungen geringer, was zu einer geringeren Auslastung führt. Außerdem sind herkömmliche Fernwärmesysteme nicht darauf ausgelegt, Wärme im Netz in beide Richtungen zu verteilen. Somit steigt die Nachfrage nach flexiblerer Wärme (insbesondere nach einem höheren Anteil von Erneuerbaren). Aufgrund der Komplexität und der unterschiedlichen Anwendungsfälle ist der Forschungsbedarf in diesem Themenbereich sehr hoch. Vor allem die Steuerung und der Betrieb bestehender Netze werden zunehmend komplexer. Derzeit haben die vorhandenen Heiznetze keine nachhaltigen Lösungsstrategien. Die hydraulische Integration, die Steuerung dezentraler Pumpen, die Abrechnung von Prosumern (NutzerInnen, die abwechselnd einspeisen und Wärme beziehen), der flexible Wärmemarkt und die optimierte Nutzung von P2H sind noch ungelöst. Detaillierte Lösungen sind notwendig. Die Betreiber und Planer von Fernwärmenetzen benötigen frühzeitig Informationen zur Systemauslastung und zu möglichen Problemen. Die derzeitigen technischen und wirtschaftlichen Ansätze sind jedoch begrenzt. Neue Geschäftsmodelle sind erforderlich, um den Prosumeransatz zu nutzen und die Abhängigkeit von Zuschüssen insbesondere für KWK-Anlagen auf Biomassebasis zu verringern.