Ziele

Fernwärme und -kälte (FWK) auf Basis erneuerbarer Energien (EE) stellen einen zentralen Hebel zur Dekarbonisierung des Wärme- und Kältesektors dar. Die ganzheitlichen und komplexen Prozesse für die Umstellung größerer bestehender Fernwärme- und Fernkältesysteme auf höhere EE-Anteile sind entscheidende Voraussetzungen für diese Transformation. Der IEA DHC Annex TS5 hat diese Prozesse aus verschiedenen Blickwinkeln untersucht und methodische Ansätze entwickelt. Neben technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen standen insbesondere langfristige Planung, Datenverfügbarkeit, Stakeholder-Beteiligung sowie die Bewertung von EE-Potenzialen für ganzheitliche Transformationsprozesse im Fokus.

Inhalt

Die Bearbeitung erfolgte im internationalen Kontext in vier Subtasks, ergänzt durch nationale Arbeitspakete (Projektmanagement, Vorleistungen, Dissemination).

• Subtask A behandelte Technologien und Anwendungen zur Integration von EE in bestehende FWK-Systeme sowie Methoden zur Potenzialbewertung.
• Subtask B analysierte Transformationsprozesse großer FWK-Systeme anhand internationaler Fallstudien und entwickelte einen modularen Transformationsleitfaden.
• Subtask C untersuchte die dezentrale Integration erneuerbarer Quellen (z. B. Abwärme, Solarthermie) mit Fokus auf hydraulische Einbindung, Betriebsführung und Geschäftsmodelle.
• Subtask D fokussierte auf nicht-technische Rahmenbedingungen wie Regulierung, Stakeholder-Beteiligung und Governance.

Methodisch wurden Literaturanalysen, Fallstudien (u. a. Graz), GIS-gestützte Potenzialanalysen sowie Energiesystemmodellierungen kombiniert.

Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigen, dass die technologischen Grundlagen für eine weitgehende Dekarbonisierung von FWK-Systemen vorhanden sind. Zentrale Erkenntnisse betreffen die Bedeutung der Temperaturabsenkung in Netzen, die Integration von Großwärmepumpen und saisonalen Speichern sowie die verstärkte Nutzung industrieller Abwärme.

Ein wesentliches Ergebnis ist der entwickelte Transformationsleitfaden, der erstmals eine international abgestimmte, modulare Methodik (Zieldefinition, Analyse, Pfadentwicklung, Roadmap) für die Planung und Umsetzung von Dekarbonisierungspfaden bereitstellt und anhand von Fallstudien validiert wurde. Ergänzend wurden standardisierte Technologie-Factsheets und eine Methodenmatrix zur Bewertung von EE-Potenzialen entwickelt, die eine hohe Vergleichbarkeit und direkte Anwendbarkeit in der Praxis ermöglichen.

Im Bereich der dezentralen Integration wurde gezeigt, dass lokale EE-Quellen einen wesentlichen Beitrag leisten können, jedoch erhöhte Anforderungen an Netzbetrieb, Hydraulik und Kooperationsmodelle stellen. Gleichzeitig wurde die zentrale Rolle nicht-technischer Faktoren herausgearbeitet: Stabile regulatorische Rahmenbedingungen, geeignete Förderinstrumente sowie frühzeitige Stakeholder-Einbindung sind entscheidend für die Umsetzung.

Insgesamt bestätigt das Projekt, dass die Transformation bestehender FWK-Systeme als integrierter, iterativer Prozess zu verstehen ist, der technische, ökonomische und gesellschaftliche Dimensionen verbindet. Für Österreich ergeben sich daraus konkrete Handlungsoptionen für kommunale Wärmeplanung, Förderpolitik und Infrastrukturentwicklung.

Veranstaltungen, Vorträge, Webinare und Präsentationen

• Webinar "Boosting the Efficiency of Solar Thermal District Heating with Digitalization, Advanced Control and Open Data" (19. und 21.11.2024 im Rahmen der IEA SHC Solar Academy)
• Eröffnungspräsentation "Transformationspläne für Wärmenetze" im Rahmen der QM Heizwerke Fachtagung (25.06.2024, Wien)
• Posterpräsentation „Transformation of large district heating and cooling systems to higher shares of renewable energy sources (10.–11. April 2024, im Rahmen der ISEC 2024, Graz)
• Konferenzvortrag und Proceedings-Paper „Predictive Rule-Based Control Strategy for Optimizing the Operation of Solar District Heating Plants" während der EuroSun2024 (03.03.2024)

Publikationen und Veröffentlichungen

Alle Berichte und Ergebnisse sind auf der IEA DHC Projekt-TS5-Website veröffentlicht.

• Final Report: Guidebook for the Integration of Renewable Energy Sources into Existing District Heating and Cooling Systems (2025)
  Umfassender Leitfaden mit Kapiteln zu Technologien, Methoden, Transformation, dezentraler Integration und nicht-technischen Aspekten; frei zugänglich, referenzierbar und als „Anwenderleitfaden" gedacht.

Deliverables Subtask A–C (Supplementary reports)

Vertiefte Methoden, Fallstudien und Analysen:

• Subtask A – State-of-the-art Coutry Reports
• Subtask A – Technology and Application Factsheets
• Subtask A – Methodologies for RES Potential Assessments in existhing DHC
• Subtask B – Case Studies on Transformation of Large DHC Systems to Higher Shares of RES
• Subtask B – Planning and Simulation Tools: State-of-the-Art and Best Practices
• Subtask B – Bottlenecks, Challenges and Solutions in Transformation Processes
• Subtask C - Case Studies of Decentral Integration of Renewables in District Heating and Cooling Systems

China, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Irland, Italien, Kanada, Österreich, Schweden, Schweiz, Südkorea, Vereinigtes Königreich

Projektleitung

Michael Salzmann
AEE Institut für nachhaltige Technologien
Feldgasse 19, 8200 Gleisdorf
m.salzmann@aee.at

Projektpartner

• Ingo Leusbrock
  AEE Institut für nachhaltige Technologien
  Feldgasse 19, 8200 Gleisdorf
  i.leusbrock@aee.at
  LinkedIn
• Mostafa Fallahnejad
  Institute of Energy Systems and Electrical Drives
  Technische Universität Wien
  Gusshausstrasse 25-29/370-3, A-1040 Vienna, Austria
  Fallahnejad@eeg.tuwien.ac.at
• Lukas Kranzl
  Institute of Energy Systems and Electrical Drives
  Technische Universität Wien
  Gusshausstrasse 25-29/370-3, A-1040 Vienna, Austria
  kranzl@eeg.tuwien.at
• Markus Gölles
  Automation and Control
  BEST - Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH
  Inffeldgasse 21b, 8010 Graz, AUSTRIA
  markus.goelles@best-research.eu
• Christopher Zemann
  Automation and Control
  BEST - Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH
  Inffeldgasse 21b, 8010 Graz, AUSTRIA
  Christopher.Zemann@best-research.eu
• Ralf-Roman Schmidt
  Center for Energy
  AIT Austrian Institute of Technology GmbH
  Giefinggasse 6 | 1210 Vienna | Austria
  ralf-roman.schmidt@ait.ac.at
• Edith Haslinger
  Center for Energy
  AIT Austrian Institute of Technology GmbH
  Giefinggasse 6 | 1210 Vienna | Austria
  edith.haslinger@ait.ac.at