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DeStoSimKaFe Konzeptentwicklung & gekoppelte deterministisch/stochastische Bewertung Kalter Fernwärme zur Wärme- & Kälteversorgung

Ziel des Projektes ist, die allgemeine Anwendbarkeit einer innovativen und nachhaltigen Wärme- und Kälteversorgung auf Grundlage von kalten Fernwärme und -kälte -Konzepten zu verbessern, indem internationales und nationales Fachwissen sowie praktische Erfahrungen gebündelt und kombiniert werden. Dies wird erreicht durch a) die Analyse und Bewertung des ökonomischen und ökologischen Nutzens von kalten Fernwärme- und -kältenetzen, b) die Analyse und Definition von minimalen Systemanforderungen, Anwendungsbereichen und Anwendungsgrenzen, c) die Entwicklung von Organisationsstrukturen und Geschäftsmodellen mit Schwerpunkt auf der aktiven Nutzerbeteiligung.
Die Ergebnisse dieses Projekts sind für die Weiterentwicklung und Dekarbonisierung der österreichischen Fernwärme- und Fernkältesysteme von hoher Relevanz. Darüber hinaus werden sie die Realisierung von innovativen und nachhaltigen Wärmeversorgungskonzepten auf Basis von Niedertemperaturquellen unterstützen und ermöglichen.

Ausgangssituation

Das Hauptmerkmal von kalten Fernwärmenetzen ist die niedrige Betriebstemperatur zwischen 5-25°C, die viele Vorteile bietet. Sowohl Heizen (Quelle für Wärmepumpen) als auch Kühlen (Senke für Free-Cooling) sind über die gleiche Infrastruktur möglich. Darüber hinaus werden die Wärmeverluste innerhalb des Systems auf nahezu Null reduziert. Mehrere Energiequellen wie Solarthermie, PVT, Biomasse sowie Abwärme aus Industrieprozessen, Abwasserbehandlungsanlagen, Rechenzentren und Bürogebäuden können integriert werden. Dies ermöglicht einen hohen Anteil an erneuerbaren Energien und einen niedrigen Primärenergieverbrauch.

Projektverlauf

Um die Anwendbarkeit und Machbarkeit einer innovativen und nachhaltigen Wärme- und Kälteversorgung auf Basis kalter Fernwärme aufzuzeigen, werden komplexe technische Systemlösungen und methodische sowie simulationstechnische Grundlagen für die Konzeption, Planung und langfristige Bewertung solcher Systeme erarbeitet. Darüber hinaus wird ein stochastisches Modell zur Langzeitbewertung von Systemlösungen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Rahmenbedingungen und exogener Szenarien entwickelt. Auf Basis der entwickelten Systemlösungen und der technisch-ökologischen Bewertung werden maßgeschneiderte Produkte und Dienstleistungen für kalte Fernwärme entwickelt, die dann in eine ökonomische Bewertungsmethode einfließen.
Das Simulationsmodell für ein Energienetz wurde mit Hilfe von Messwerten eines bestehenden kalten Fernwärmenetzes in der Schweiz validiert.

Meilensteine

  1. Kick-off Meeting durchgeführt
  2. Schlussbesprechung abgehalten
  3. Gebäudescharfe Jahresbedarfsprofile (Wärme, Kälte, Warmwasser) für verschiedene Gebäudefunktionen vorhanden
  4. Referenzsystem und Versorgungskonzepte auf Basis kalter Fernwärme vorhanden
  5. Simulationsframeworks vorhanden
  6. Relevante Rahmenbedingungen identifiziert und analysiert
  7. Stochastischer Modellansatz einsatzfähig
  8. Langzeitbewertungen durchgeführt
  9. Entwicklung von Services/Geschäftsmodellen abgeschlossen
  10. Ökonomische Bewertungsmethode anwendbar
  11. Businesspläne erstellt
  12. Target Group Identification abgeschlossen
  13. mind. 2 Anwender-Workshops abgehalten
  14. Disseminationsaktivitäten durchgeführt, Publikationen vorhanden
  15. Transfer-Workshop abgehalten

"Es muss ein Bewusstsein dafür geschaffen werden, dass Abwärmen vermehrt nutzbar gemacht werden können! Diese Abwärmen tragen einen nicht unerheblichen Teil dazu bei, den Anteil fossiler Energieträger am Wärme-Energiemix in Zukunft zu senken. "

– Michael Salzmann –

Ergebnisse

Es konnte gezeigt werden, dass aufgrund der niedrigen Temperaturbereiche des kalten Fernwärmenetzes eine Vielzahl von erneuerbaren Wärmequellen in den Gesamtenergiemix der Netzversorgung implementiert werden kann. Die erfolgreiche Umsetzung eines solchen kalten Fernwärmenetzes in einem bestimmten Gebiet, Stadtteil oder Bezirk ist jedoch stark von den Randbedingungen abhängig, in denen es errichtet wird. Die Verfügbarkeit z.B. einer günstigen Abwärmequelle in der Nähe kann helfen, die Gesamtinvestition zu senken. In anderen Fällen müssen unter Umständen zusätzliche Wärmequellen installiert werden, was die Systeminvestitionen verteuert und damit auch die zu erwartenden Wärmekosten für den Kunden erhöht.
Große Wärmepumpen bieten eine Strom-zu-Wärme-Anwendung, bei der die Speichermasse des Systems genutzt wird, um Spitzenlasten aus dem Stromnetz abzubauen. Zusätzlich können die Wärmepumpen zur Teilnahme am Strommarkt (Regelenergiemarkt, Day-Ahead-Markt etc.) genutzt werden.

Steckbrief