Fernwärme und Fernkälte zur Erreichung der Klima- und Energieziele
Fernwärme- und Fernkältenetze werden von einer oder mehreren zentralen Anlagen gespeist, in denen üblicherweise Warm- oder Kaltwasser erzeugt wird, das dann über ein Netz isolierter Rohre an nahe gelegene Gebäude wie Bürogebäude, Schulen, Krankenhäuser und Flughäfen verteilt wird. In den Netzen werden die Lasten für mehrere Gebäude zusammengefasst, wodurch Größenvorteile erzielt werden, die zur Senkung der Energiekosten beitragen können. Seit der ersten Generation von Fernwärme- und Fernkältenetzen in den 1880er Jahren sind die Betriebstemperaturen rückläufig und in jüngster Zeit hat sich die Energieversorgung auf nachhaltigere Energiequellen verlagert. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts REWARDHeat wird diese Entwicklung beschleunigt, indem fortschrittliche Fernwärme- und Fernkältenetzlösungen entwickelt und demonstriert werden, mit denen die Quelltemperaturen drastisch gesenkt und die Kapazität der Wärmeenergiespeicherung durch intelligente Steuerung genutzt werden. Diese kosteneffizienten, nachhaltigen High-Tech-Lösungen unterstützen Europas Ziele von „Fit für 55“.
Flexible und optimierte Steuerung zur Nutzung von Abwärme und erneuerbaren Energiequellen
In städtischen Gebieten fällt eine große Menge an minderwertiger Abwärme an, vor allem durch Klimaanlagen und Kühlsysteme in Industrieprozessen, Supermärkten und Rechenzentren. Auch Seen und Flüsse sind eine hervorragende, bisher ungenutzte Quelle für Niedertemperatur-Wärmeenergie. Das Ausschöpfen des Potenzials dezentraler Abwärme und erneuerbarer Energiequellen erfordert ein neues Paradigma für Bau und Betrieb mit größerer Flexibilität. In den Unterstationen von REWARDHeat sind Wärmeenergiespeicherung und elektrisch betriebene Wärmepumpen integriert. Darin werden Abwärme mit niedriger Temperatur (minderwertige Abwärme) sowie erneuerbare Energien genutzt, Angebot und Nachfrage ausgeglichen und höhere Temperaturen in das Netz eingespeist und so an die Verbraucherschaft geliefert. Mithilfe von Modellen, mit denen die Last 24 Stunden im Voraus vorhergesagt werden kann, entwickelt das Team intelligente Steuerungen für einzelne Unterstationen und das gesamte Fernwärme- und Fernkältenetz, um die Nutzung minderwertiger Wärme zu optimieren und den Strombedarf der Wärmepumpen zu minimieren.
Interoperabilität der Netze: Integration von Wärme- und Stromnetzen
Laut Projektkoordinator Roberto Fedrizzi von Eurac Research „führen unsere Technologien und intelligenten Steuerungen zu einer Interoperabilität der Netze und einer flexibleren Integration der erneuerbaren Energiequellen in den verschiedenen Energiesektoren durch die systematische Kombination von Wärme- und Stromnetzen. Die elektrisch betriebenen Wärmepumpen unterstützen ein intelligentes Management von Wärmekapazität und -lasten, ermöglichen potenzielle Stromnetzdienste und bieten im Vergleich zu luftbetriebenen Wärmepumpensystemen eine effiziente und flexible Nutzung von Strom aus erneuerbaren Quellen.“ Mit den Lösungen von REWARDHeat kann über eine extreme Absenkung der Vorlauftemperatur hinaus die kombinierte Nutzung von Wärmeenergie und elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen sowie von Abwärme für spezifische klimatische und jahreszeitliche Betriebsbedingungen optimiert werden.
Änderung von Politik und Praxis
Im Rahmen von REWARDHeat sind Investitionen in Höhe von mehr als 20 Mio. EUR angestoßen und acht Fernwärme- und Fernkälte-Demonstrationsnetze unterstützt worden, in denen die innovativen Technologien und intelligenten Steuerungsstrategien des Projekts angewendet werden. Sie werden zu mehr als 80 % durch erneuerbare Energiequellen oder Abwärme versorgt und werden die CO2-Emissionen unserer Fernwärme- und Fernkältenetze um mehr als 35 000 Tonnen pro Jahr reduzieren. Die Projektwebsite bietet die Möglichkeit, die Demonstrationsanlagen zu erkunden oder eigene Fernwärme- und Fernkälteszenarien mit TIMES (The Integrated MARKAL-EFOM System), dem Generator für Energieszenarien, auszuprobieren. „Das Potenzial unserer Fernwärme- und Fernkältenetzlösungen ist enorm und wurde von der Europäischen Kommission bei der Überarbeitung der Energieeffizienz-Richtlinie und der Erneuerbare-Energien-Richtlinie III berücksichtigt. Darin wird anerkannt, dass Abwärme für die Schaffung effizienter, dekarbonisierter Fernwärmenetze ebenso wichtig ist wie erneuerbare Energien“, so Fedrizzi. Das Team hat ein Strategiepapier mit den Kernbotschaften des Projekts zur Unterstützung von Entscheidungstragenden veröffentlicht. Die Zukunft von Fernwärme- und Fernkältenetzen hat begonnen.
Schlüsselbegriffe
REWARDHeat, Abwärme, Wärmepumpe, Fernwärme und Fernkälte, erneuerbare Energiequellen, Wärmeenergiespeicherung, Energieeffizienz-Richtlinie, Erneuerbare-Energien-Richtlinie III
