Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | 01/2024 - 12/2026 |
| Auftraggeber / Zuwendungsgeber: |
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), Angewandte nichtnukleare Forschungsförderung im 7. Energieforschungsprogramm: »Innovationen für die Energiewende« Schwerpunkt: I. Energienutzung – »Energiewendebauen«, Projektträger Jülich, Fachbereich ESN 3 |
| Kooperationspartner: | Hochschule für angewandte Wissenschaften München: CENERGIE – Forschungsinstitut für energieeffiziente Gebäude und Quartiere, Danpower Energie Service GmbH, Drees & Sommer SE, Stadtwerke Pfaffenhofen a.d. Ilm und Stadtwerk am See GmbH & Co. KG |
| Projektfokus: |       |
TrafoWärmeNetz – Einsatz von Wärmepumpen für die Transformation von Wärmenetzen
Heizzentrale in der Solarstadt Friedrichshafen-Wiggenhausen.
BHKW basierte Heizzentrale in Friedrichshafen im Wärmenetz »Nordstadt«.
Kleine und mittlere Fernwärmenetze im Bestand werden zu einem wesentlichen Anteil auf Basis von fossilem Gas mittels Blockheizkraftwerken (BHKW) versorgt. Die anstehende Transformation der Erzeugerstandorte hin zu wärmepumpenbasierten Systemen ist mit großen Herausforderungen verbunden. So sollen zum einen deutlich weniger CO2-Emissionen generiert werden, zum anderen kommt es zu Veränderungen in den versorgten Wärmenetzen durch Sanierung, Nachverdichtung und dem Anschluss von neuen Gebieten.
Das Projekt »TrafoWärmeNetz« unterstützt hier mit Knowhow, indem in einem Tool technisches und planerisches Wissen über alle Leistungsphasen nach der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) hinweg aufgebaut und gebündelt wird. Damit lässt sich ein systematischer und standarisierter Umstellungsprozess unter einer konsequenten Vergleichbarkeit der individuellen Vorhaben ermöglichen.
Das Projekt »TrafoWärmeNetz« entwirft für typische bestehende Wärmenetze im kleinen und mittleren Leistungsbereich (ca. 300 kWth bis ca. 10 MWth) Transformationsstrategien und Lösungen. Die gewonnenen Strategien werden hinsichtlich technischer Machbarkeit, CO2-Minderung und energiewirtschaftlicher Umsetzbarkeit systematisiert und bewertet.
Ein Fokus richtet sich dabei auf die Frage, an welcher Stelle Hybridsysteme sinnvoll sind und in welcher Situation die Umstellung auf Strom als monoenergetisches System unter den Aspekten der Betriebssicherheit, der Investitionsplanung und der netzseitigen Restriktionen zielführend ist.
Technisch bestehen vielfältige Möglichkeiten für die Transformation von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) basierten Wärmenetzen. So können z.B. mehrere Wärmeerzeuger in der Energiezentrale (BHKW, Wärmepumpe) eingesetzt und hydraulisch verschaltet werden oder unterschiedliche Wärmequellen (z.B. Abwärme aus Industrie, Gewerbe, Rechenzentren oder auch Umweltwärme aus Luft oder Oberflächengewässern sowie geothermische Energie) genutzt werden. Wärmespeicher stellen weiterhin ein zentrales Element der verfolgten Lösungsmöglichkeiten dar. Die zahlreichen technischen Möglichkeiten werden im Rahmen des Vorhabens analysiert und hinsichtlich unterschiedlicher Kriterien an zentraler Stelle in einem mit den Partnern zu entwickelndem Werkzeug bewertet.
Die Umsetzung der Transformationspläne in den Unternehmen der Fernwärmeversorgung soll auf Basis der Ergebnisse des Vorhabens vereinheitlicht und beschleunigt werden.
Besonders herausfordernd bei der Konzeption und Weiterentwicklung von netzgebundenen Wärmeversorgungssystemen ist die integrale Abbildung aller in Beziehung stehender technischer Systembestandteile, den Rahmenbedingungen auf kommunaler Ebene sowie der energiewirtschaftlichen Zusammenhänge. Im Vorhaben soll daher ein Planungswerkzeug erstellt werden, mit dem das Zusammenspiel einer Vielzahl an Bewertungskriterien an zentraler Stelle reflektierbar gemacht wird.