IEA DHC Annex XIII Projekt 07: CASCADE - Eine umfassende Toolbox für die Integration von Niedertemperatur-Teilnetzen in bestehende Fernwärmenetze

Niedertemperatur-Fernwärmenetze (LTDHN), die mit Vorlauftemperaturen von 50-70°C arbeiten, können sehr effektiv erneuerbare Wärmequellen wie Solar- oder Erdwärme, Umgebungswärme oder Niedertemperatur-Abwärme nutzen.

Die überwiegende Mehrheit der städtischen Fernwärmenetze (DHN) arbeitet jedoch mit relativ hohen Temperaturen, in der Regel 90-110°C Vorlauf und 50-70°C Rücklauf. Die Hochtemperatur-Betriebsweise hat eine gewisse Robustheit, und Hochtemperatur-DHNs können nicht ohne weiteres in ein LTDHN umgewandelt werden, z. B. aufgrund der Eigenschaften des Gebäudebestands, des Erfordernisses, mit den gegebenen Kapazitäten ausreichende Energiemengen zu transportieren, und der Hochtemperaturwärme, z. B. aus der Abfallverbrennung.

CASCADE untersucht einen alternativen Ansatz: die Integration von LTDHNs in die Rücklaufleitung eines bestehenden großen städtischen DHNs, wodurch ein Sub-LTDHN entsteht. Dadurch wird die Rücklauftemperatur des gesamten DHN gesenkt und somit seine Effizienz und Nachhaltigkeit verbessert sowie seine Kapazität für den Anschluss neuer Kunden erhöht. Folglich können Sub-LTDHNs einen wichtigen Beitrag zur Dekarbonisierung des städtischen DHN leisten, indem sie eine effiziente Nutzung lokaler Energiequellen ermöglichen und das Potenzial haben, die Gesamtnetztemperaturen erheblich zu senken.

Gleichzeitig ist ein Hochtemperatur-Backup vom Hauptnetz zum Sub-LTDHN verfügbar. Daher können LTDHNs als Teilnetze in der Rückleitung eine Win-Win-Situation darstellen. Die Realisierung von Energiekaskaden mittels eines Sub-LTDHNs ist möglich, wenn ein gut etabliertes Hochtemperatur-DHN vorhanden ist und es ein geplantes Stadtgebiet (auf der grünen Wiese) oder größere Abnehmer mit der Möglichkeit zur Nutzung von Wärme bei niedrigen Temperaturen gibt.

Diese Bedingungen sind typisch für viele Städte, die neue Stadtteile planen. Die Nutzung von erneuerbaren Energien, Abwärme und Wärmespeichern hängt von den lokalen Potenzialen ab, und eine Abstimmung mit dem gesamten Netzmanagement und der Entwicklung des Versorgungsportfolios ist von zentraler Bedeutung, einschließlich der Geschäftsmodelle.
Das Projekt befasst sich mit den folgenden Fragen: Wie verändert das Sub-LTDHN die Wirtschaftlichkeit und das hydraulische Verhalten des gesamten Netzes? Insbesondere, wenn das Subsystem lokale Speicher und Niedertemperaturquellen nutzt? Unter welchen Umständen ist ein Sub-LTDHN vorteilhaft für die Gesamteffizienz des gesamten DHN oder der bestehenden Anlagen und ermöglicht sogar eine Win-Win-Situation?

Welches ist die beste Betriebsstrategie für das Teil-LTDHN (Optimierung für ein DHN-freundliches Verhalten oder für die lokale Versorgung), insbesondere bei Nachfragespitzen? Wie hoch ist der wirtschaftliche Wert des Sub-LTDHN und kompensiert er die impliziten Zusatzkosten? Wie können Sub-LTDHN integriert werden, ohne die vertraglichen Verpflichtungen mit anderen Nutzern zu unterbrechen? Wie viele Sub-LTDHN sind in einem städtischen DHN möglich?

Österreich (lead), Norwegen, Estland

Projektleitung

Simon Moser
Energy Institute at the Johannes Kepler University Linz
Altenberger Str. 69
4040 Linz
Tel.: +43 (0) 676 44 04 755
E-Mail: moser@energieinstitut-linz.at

Projektpartner

Ralf-Roman Schmidt
AIT Austrian Institute of Technology GmbH
Tel.: +43 (0) 664 235 19 01
E-Mail: Ralf-Roman.Schmidt@ait.ac.at