ExTra - ExergieTrafos zum Heizen und Klimatisieren durch Fernwärme

Die Energiewende in Österreich erfordert innovative Ansätze zur Reduktion fossiler Energieträger, die nach wie vor eine bedeutende Rolle in der Wärmeversorgung spielen. Rund 33 % des Energieeinsatzes in Österreich entfallen auf die Bereitstellung von Raumwärme, was etwa 20 % der CO₂-Emissionen des Landes ausmacht. Das Projekt zielte darauf ab, durch die Integration neuer Technologien wie Absorber- und Ejektorschaltungen die Effizienz der Fernwärme- und Fernkältesysteme zu steigern und die Umweltbelastungen zu reduzieren. Die Fernwärme- und Fernkältesysteme in Österreich basieren noch stark auf fossilen Energieträgern. Die Entwicklung und Optimierung von Technologien zur Energieeffizienzsteigerung und zur Reduktion der CO₂-Emissionen sind daher von großer Bedeutung. Das Projekt "Extra – ExergieTrafos zum Heizen und Kühlen durch Fernwärme" wurde im Rahmen des Programms "Stadt der Zukunft" gefördert, um diese Herausforderungen anzugehen.

Das Projekt untersuchte verschiedene Technologien zur kombinierten Bereitstellung von Wärme und Kälte, insbesondere Absorber- und Ejektorschaltungen. Ziel war es, die Effizienz dieser Systeme zu optimieren und ihre Umweltwirkungen zu minimieren. Die Absorberschaltungen zeigten in den meisten Szenarien die höchste exergetische Effizienz und die geringsten Umweltbelastungen, insbesondere bei der kombinierten Wärme- und Kältebereitstellung. Die methodische Vorgehensweise umfasste eine umfassende thermodynamische Modellierung der Kreislaufkomponenten, eine exergetische und ökonomische Bewertung sowie eine multikriterielle Optimierung. Die Systeme wurden hinsichtlich ihrer Umweltwirkungen mittels Life Cycle Assessment (LCA) bewertet, wobei der Fokus auf dem Betrieb der Systeme lag.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Absorbersysteme in den meisten Szenarien die ökologisch günstigste Option darstellen. Sie erreichten einen exergetischen Wirkungsgrad von bis zu 91 % bei der kombinierten Wärme- und Kältebereitstellung und wiesen die geringsten CO₂-Emissionen auf. Die Ejektorsysteme hatten zwar Potenzial, zeigten jedoch durch ihren höheren Fernwärmeinput und Stromverbrauch höhere Umweltbelastungen. Das Referenzsystem, das auf konventioneller Kompressionskältemaschinentechnologie und einem Wärmeübertrager im Fernwärmenetz basiert, schnitt aufgrund seines hohen Stromverbrauchs schlechter ab. Die Ergebnisse verdeutlichen auch die Notwendigkeit einer Dekarbonisierung der Energiequellen, insbesondere der Fernwärme und des Strommixes. Effizienzsteigerungen in Absorber- und Ejektortechnologien könnten deren Umweltbilanz weiter verbessern. Die Wahl des Systems sollte stets auf die regionalen Gegebenheiten wie den Strommix und die Verfügbarkeit von Fernwärme abgestimmt werden, um die Umweltauswirkungen zu minimieren. Eine umfassendere Lebenszyklusanalyse, die neben dem Betrieb auch die Herstellung und Entsorgung der Systeme berücksichtigt, kann hier eine differenziertere Bewertung der Nachhaltigkeit ermöglichen.

Die Absorbersysteme liefern somit im vorliegenden Projekt aufgrund ihrer hohen Effizienz und moderaten Umweltbelastungen das größte Potenzial für eine nachhaltige Energieversorgung. Sie stellen insbesondere in urbanen Anwendungen mit kombiniertem Wärme- und Kältebedarf eine interessante Lösung dar. Die Kombination effizienter Kopplungstechnologien mit einem dekarbonisierten Energiemix ist der Schlüssel zu einer nachhaltigen Energieversorgung.

Projektleitung

Fachhochschule Burgenland GmbH

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

• Technisches Büro für Maschinenbau und Energietechnik Dr. Georg Beckmann
• Wien Energie GmbH

Prof. (FH) DI Ernst Blümel
Steinamangerstraße 21
A-7423 Pinkafeld
Tel.: +43 (5) 7705-4130
E-Mail: ernst.bluemel@fh-burgenland.at
Web: www.fh-burgenland.at