Um den Wärmebedarf einer Siedlung oder eines Stadtteiles nachhaltig und umweltschonend zu decken, sollen möglichst alle dort verfügbaren erneuerbaren Wärmequellen (Solar­thermie, Biomasse, Abwärme) genutzt werden. Das wird durch bidirektionale Einbindung in das jeweilige regionale Wärmenetz ermöglicht. Die Möglichkeiten und Voraussetzungen, insbesondere Anforderungen an die bidirektionalen Übergabestationen und Möglichkeiten der Einbindung von Wärmepumpen, werden mit Simulationen sowie an einem realen Testnetz untersucht. Ein fortgeschrittenes Regelungskonzept für die bidirektionale Einbindung wird entwickelt. Die Erarbeitung eines für alle Beteiligten profitablen Geschäftsmodells soll die Bereitschaft zur Teilnahme sicherstellen.

Ausgangssituation / Motivation

Wärmenetze sind eine hervorragende Möglichkeit, erneuerbare Energieformen in eine umfassende Wärmeversorgung einzubinden und damit CO₂-Emissionen sowie andere Umweltbelastungen zu reduzieren. Momentan bleiben aber viele regional verfügbaren Wärmequellen ungenutzt. Zudem gibt es diverse Probleme im Betrieb der Netze; so ist etwa der Sommerbetrieb nahezu immer defizitär. Auch bei der Regelung werden oft sehr einfache Lösungen verwendet, die das insgesamt vorhandene Potenzial (etwa bei Berücksichtigung der Speicherfähigkeit des Netzes) nicht ausnutzen. Stößt ein Netz an seine Kapazitätsgrenzen, so ist eine konventionelle Erweiterung meist nur mit sehr viel Aufwand möglich.

Inhalte und Zielsetzungen

Daher ist es wünschenswert, möglichst alle regional verfügbaren erneuerbaren Wärmequellen (solarthermische Anlagen, Biomassekessel sowie Abwärme, die ggf. durch Wärmepumpen aufbereitet wird) einzubinden und vor allem die dezentrale Einspeisung zu forcieren. Durch diese kann das Netz entlastet werden, defizitäre Betriebsmodi können dann durch intelligente dezentrale Lösungen weitgehend vermieden werden. Zugleich können Emissionen reduziert werden, da bei den einge­bundenen Biomassekesseln der Teillastbetrieb sowie häufiges Ein- und Ausschalten entfallen.

Methodische Vorgehensweise

Um die Entwicklung in diese Richtung voranzutreiben wird das bereits im Vorprojekt behandelte Wärme-Prosumer-Konzept (Producer-Consumer, d.h. die Einbindung von Gebäuden, die Wärme zu bestimmten Zeiten bereitstellen, zu anderen hingegen sinnvollerweise aus dem Netz beziehen) genauer untersucht und weiterentwickelt. Diese Weiterentwicklung bezieht wärmetechnische, hydraulische, regelungstechnische, ökologische und wirtschaftliche Aspekte mit ein und behandelt sie in einem ganzheitlichen Ansatz. Der Schwerpunkt liegt dabei klar auf der Nutzung erneuerbarer Energie, auch wenn sich die erarbeiteten Konzepte auf Wärme aus beliebigen Quellen übertragen lassen werden.

Für die Untersuchungen kommen technische Berechnungen, Modellentwicklung, Reglerentwurf, Simulationsstudien und Versuche mit verschiedenen Wärmequellen in einem ausgewählten Testnetz zum Einsatz. Für die Weiterentwicklung und Bewertung der Geschäftsmodelle werden zum Teil spieltheoretische Ansätze, insbesondere im Kontext von Multi-Agenten-Simulationen, benutzt.

Erwartete Ergebnisse

Als wärmetechnische Ergebnisse werden ein Kriterienkatalog für alle betrachteten Wärmequellen und eine Bewertung ihrer sinnvollen Einsatzgebiete im Kontext bidirektionaler Netze vorliegen. Zudem wird ein robustes und effizientes Regelungskonzept für die Prosumer-Einbindung vorliegen. Daneben wird ein, anhand von Simulationsstudien optimiertes und durch Vergleich mit anderen Ansätzen evaluiertes, Geschäftsmodell verfügbar sein.

Kontakt:

Daniel Reiterer M.A. Ing.

AEE NÖ-Wien

Schönbrunnerstraße 253/10

1120 Wien

www.aee-now.at

Projektpartner:

Ochsner Wärmepumpen GmbH

Krackowizerstraße 4

4020 Linz

Sonnenplatz Großschönau GmbH

Großschönau 120

3922 Großschönau

S.O.L.I.D. Gesellschaft für Solarinstallation und Design m.b.H.

Puchstraße 85

8020 Graz

Österreichischer Biomasseverband (Austrian Biomass Association)

Franz Josefs-Kai 13

1010 Wien

BIOENERGY 2020+ GmbH

Inffeldgasse 21 b

8010 Graz

Ing. Leo Riebenbauer GmbH

Hauptplatz 13

8243 Pinggau

Universität für Bodenkultur Wien

Institut für Verfahrens- und Energietechnik

Peter-Jordan-Straße 82/H893

1190 Wien

HDG Bavaria GmbH

Siemensstraße 22

DEU 84323 Massing

Regelungs-Verteilerbau Gesellschaft m.b.H.

Schloßplatz 7

8051 Graz

Ligno Heizsysteme GmbH

Austraße 10

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