Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte

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Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte
Ergebnisband
Urbane Wärme und Kälte
Ergebnisse aus dem Forschungs- und Technologieprogramm
„Stadt der Zukunft“ des Bundesministeriums für Klimaschutz, Umwelt,
Energie, Mobilität, Innovation und Technologie

                                             Berichte aus Energie- und Umweltforschung

                                                                    1/2021

© UNSPLASH.COM, MARTIN ADAMS
Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte
Liste sowie Downloadmöglichkeit aller Berichte dieser Reihe
unter http://www.nachhaltigwirtschaften.at

Impressum

Medieninhaber, Verleger und Herausgeber:
Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie,
Mobilität, Innovation und Technologie (BMK)
Radetzkystraße 2, 1030 Wien
Verantwortung und Koordination:
Abteilung für Energie- und Umwelttechnologien
Leiter: DI Michael Paula
Die Fotos wurden, soweit nicht anders angegeben, von den ProjektnehmerInnen zur Verfügung gestellt.
Auszugsweise Abdruck ist nur mit Quellenangabe gestattet. Es wird darauf verwiesen, dass alle Angaben in die-
ser Publikation trotz sorgfältiger Bearbeitung ohne Gewähr erfolgen und eine Haftung der Republik Öster-reich
und der Autorin/des Autors ausgeschlossen ist. Nutzungsbestimmungen:
https://nachhaltigwirtschaften.at/de/impressum/
Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte
Ergebnisband
                                         Urbane Wärme und Kälte
           Ergebnisse aus dem Forschungs- und Technologieprogramm
          „Stadt der Zukunft“ des Bundesministeriums für Klimaschutz,
         Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK)

                                               Redaktionelle Gestaltung:
                                                   Bianca Pfefferer, MSc
                                             Mag. (FH) Hannes Warmuth
            Österreichische Gesellschaft für Umwelt und Technik (ÖGUT)

                                                       Texte aus den Projektberichten

                                                                      Wien, Dezember 2020

                                                        Ein Ergebnisband im Rahmen des Programms

des Bundesministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK)
Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte
Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte
Vorbemerkung
Der vorliegende Ergebnisband stellt die Ergebnisse abgeschlossener Projekte aus dem For-
schungs- und Technologieprogramm „Stadt der Zukunft“ des Bundesministeriums für Klima-
schutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) vor. Dieses Programm
baut auf dem langjährigen Programm „Haus der Zukunft“ auf und hat die Intention Konzepte,
Technologien und Lösungen für zukünftige Städte und Stadtquartiere zu entwickeln und bei
der Umsetzung zu unterstützen. Damit soll eine Entwicklung in Richtung energieeffiziente und
klimaverträgliche Stadt unterstützt werden, die auch dazu beiträgt, die Lebensqualität und die
wirtschaftliche Standortattraktivität zu erhöhen. Eine integrierte Planung wie auch die Berück-
sichtigung von allen betroffenen Bereichen wie Energieerzeugung und -verteilung, gebaute
Infrastruktur, Mobilität und Kommunikation sind dabei Voraussetzung.
Um die Wirkung des Programms zu erhöhen, sind die Sichtbarkeit und leichte Verfügbarkeit
der innovativen Ergebnisse ein wichtiges Anliegen. Daher werden nach dem Open Access Prin-
zip möglichst alle Projektergebnisse des Programms in der Schriftenreihe des BMK publiziert
und elektronisch über die Plattform www.HAUSderZukunft.at zugänglich gemacht. In diesem
Sinne wünschen wir allen Interessierten und AnwenderInnen eine interessante Lektüre.
DI Michael Paula
Leiter der Abt. Energie- und Umwelttechnologien
Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt,
Energie, Mobilität, Innovation und Technologie

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Inhalt

VORBEMERKUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
WÄRME- UND KÄLTENETZE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
  Baukastensystem für Wärmenetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
  Einbindung von Wärmepumpen in Wärmenetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  11
ENERGIEBEREITSTELLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
  Wärmeversorgung für die Stadt  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
  Erdwärmenutzung in Städten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
  Anwendungsrichtlinien für
  Wärmeversorgungskonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
  Industrielle Energienutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  17
  Planungstool für solares Heizen und Kühlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
  Industrielle Abwärme für Fernwärmenetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
WÄRMESPEICHER  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
  Thermochemische Speichertechnologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
  Speichernutzung zur Reduktion von
  Netzverlusten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

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© PEXELS, DARIA SHEVTSOVA
WÄRME- UND KÄLTENETZE
Wachsende Ballungsräume erfordern zunehmend eine abgestimmte Stadtent-
wicklung hinsichtlich Raumplanung und der Einbindung nachhaltiger Energie-
und Versorgungskonzepte. Netze müssen erneuerbare Erzeugungskapazitäten
aufnehmen können, die Nutzung von Abwärmepotenzialen ermöglichen und
gleichzeitig Versorgungssicherheit garantieren. Dafür ist eine ganzheitliche Be-
trachtungsweise erforderlich.

In diesem Kapitel werden eine Methode zur Erarbeitung strategischer Ent-
scheidungshilfen für städtische Energieraumplanung vorgestellt sowie Ge-
schäftsmodelle, welche eine wirtschaftliche Integration von Wärmepumpen
in städtische Wärmenetze zur Nutzung von Synergien zwischen Wärme- und
Strommarkt erlauben.

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WÄRME- UND KÄLTENETZE

Baukastensystem für Wärmenetze
Eco.District.Heat - Potenziale und Restriktionen leitungsgebundener
Wärmeversorgung in Stadtquartieren
Ziel des Projektes Eco.District.Heat ist es, eine strategische Entscheidungshilfe für österreichische Städte zu entwickeln,
mit der das Themengebiet leitungsgebundene Wärme- (und Kälte-) Versorgung in städtischen Energiekonzepten in
Abstimmung mit energieraumplanerischen Fragestellungen aus ganzheitlicher Perspektive bearbeitet werden kann.

                                                                                                    Keywords
                                                                                                    • Wärmenetze
                                                                                                    • Entscheidungshilfe
                                                                                                    • Energieraumplanung

                                                                                                    Factbox
                                                                                                    • Eignungsprüfung einer
                                                                                                      langfristigen Versorgung
                                                                                                      von (Stadt-)quartieren mit
                                                                                                      leitungsgebundener Wärme
Ballungsräume wachsen. Hinsichtlich der         Die Projektergebnisse sind in einem                   und Kälte aus energieraum-
Stadtentwicklung sind Fragen bezüglich          Strategiepapier und in zielgruppenspe-                planerischer Sicht
der Wahl geeigneter technologischer             zifischen Informationspaketen sowie als
                                                                                                    • energieraumplanerische Ent-
Netzwerke für die Wärme- und Elektrizi-         Entscheidungshilfe für städtische Energie-            scheidungshilfe für Gemein-
tätsversorgung noch nicht ausreichend           raumplanung in einem Baukastensystem                  den, Energieversorger und
geklärt. Einerseits ist die Erzielung von       zusammengefasst. Mit der Baukastenme-                 Bauträger
Energieüberschüssen aus Plusenergie-            thodik können bestehende oder geplante
                                                                                                    • systemtheoretische Betrach­
häusern möglich, andererseits verfügt die       Stadtquartiere modelliert und anhand von
                                                                                                      tung zur Verschneidung
Stadt über erhebliche Abwärmepotenziale         quantitativen und qualitativen Kriterien in           sowohl raumplanerischer
aus Elektrizitätsgewinnung, Müllverbren-        Hinblick auf ihre langfristige Versorgbar-            und energetischer als auch
nung, Industrie und abwassertechnischer         keit mit leitungsgebundener Wärme- (und               materieller, ökologischer und
Infrastruktur, die über Fernwärmenetze          Kälte-) Versorgung analysiert werden.                 ökonomischer Aspekte
nutzbar gemacht werden können.                  Damit sind die Ergebnisse in der Stadt-             • Fallstudienanalyse zeigt, dass
                                                planung und Stadtgestaltung in Österreich             trotz Energieeinsparung
Das Projekt Eco.District.Heat schafft mit
                                                breit anwendbar.                                      leitungsgebundene Wärme-
der Entwicklung einer strategischen Ent-
scheidungshilfe für österreichische Städte      Mit Hilfe der Ergebnisse können Ge-                   und Kälteversorgung nicht nur
die Grundlage für eine fundierte Ausei-         meinden die für Wärmenetze geeigneten                 in städtischen Agglomeratio-
nandersetzung mit dem Themenbereich             Gebiete identifizieren und gegebenenfalls             nen langfristig sinnvoll ist.
„leitungsgebundene Wärme- (und Kälte-)          den Anteil angeschlossener Gebäude an
Versorgung“. Aufbauend auf einer system-        bereits vorhandene Netze erhöhen. Die
theoretischen Betrachtung werden Ent-           örtliche Raumplanung kann gezielt auf die           Projektleitung
wicklungsszenarien bis 2050 definiert und       Erfordernisse von Wärmenetzen Rück-                 Univ.-Prof. DI Dr. Gernot Stöglehner
Stadtraumtypen charakterisiert. Basierend       sicht nehmen, womit maßvoll verdichtete,            Universität für Bodenkultur Wien
auf der Charakterisierung erfolgt eine          sinnvoll funktionsgemischte Strukturen
qualitative sowie quantitative Bewertung        forciert werden. Weiterer Forschungsbe-             ProjektpartnerInnen
im Sinne eines Baukastensystems auf vier        darf wird in einer breiteren Anwendung              • Österreichische Energieagentur
Ebenen:                                         des Eco.District.Heat-Baukastens und                • Ressourcen Management
                                                einer kontinuierlichen Verbesserung der               Agentur
1. Raumplanung und Energie
                                                Methodik gesehen.
2. Kosten
3. Ressourcen sowie
4. Umwelt und Klima

          10                                                                             Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte
WÄRME- UND KÄLTENETZE

Einbindung von Wärmepumpen in Wärmenetze
fit4power2heat - Sondierung zur Realisierung des Wärmepumpenpooling
für städtische Wärmenetze
Die Integration von Wärmepumpen kann die Wirtschaftlichkeit bestehender Wärmenetze erhöhen und gleichzeitig den
hohen Kosten für den Ausbau der Stromnetze entgegenwirken. Ziel des Projektes ist es, innovative Geschäftsmodelle
für kleine und mittlere städtische Wärmenetze zu entwickeln, insbesondere hinsichtlich der Synergien zwischen Wärme-
und Strommarkt. Hauptfokus ist die Anwendung eines Wärmepumpen-Poolings über mehrere Wärmenetze.

                                                                                             Keywords
                                                                                             • Wärmepumpen
                                                                                             • Wärmenetze
                                                                                             • Regelenergie

                                                                                             Factbox
                                                                                             • Durch die Integration von
                                                                                               Wärmepumpen und deren
                                                                                               Pooling können Wärmenetze
                                                                                               an kurzfristigen Strommärk-
                                                                                               ten teilnehmen.
                                                                                             • Der Betrieb der Erzeuger
                                                                                               und Speicher sowie Ge-
                                                                                               botsstrategien wurden mit
                                                                                               mathematischen Modellen
                                                                                               optimiert.
                                                                                             • Gegenüber einem reinen
                                                                                               Biomassebetrieb können die
Die massive Entwicklung von erneuer-           giemarktes hinsichtlich der Verfügbarkeit       Wärmeerzeugungskosten um
baren Erzeugungskapazitäten führt im           von Stromabnahme zu garantieren.                bis zu 28% reduziert und ein
österreichischen Stromnetz zu massiven                                                         bis zu 8% höheres Ergeb-
                                               Die im Rahmen des Projektes entwickel-
Herausforderungen, es werden zuneh-                                                            nis vor Zinsen und Steuern
                                               ten technischen Lösungen ermöglichen
mend Flexibilitätsoptionen notwendig.                                                          (EBIT) erzielt werden.
                                               eine Reduktion der Wärmeerzeugungs-
Der Fernwärmemarkt hingegen sieht sich                                                       • Gleichzeitig werden die
                                               kosten um bis zu 28 % gegenüber einem
mit einer großen Zahl an kleinen und                                                           Lebensdauer der Kessel er-
                                               Baseline- Szenario ohne Wärmepumpe.
mittleren Biomasseanlagen konfrontiert,                                                        höht sowie Kapazitäten für
                                               Die entwickelten Geschäftsmodelle wei-
wobei viele dieser Anlagen am Ende ihrer                                                       den Anschluss neuer Kunden
                                               sen ein attraktiveres Ergebnis vor Zinsen
technischen Lebensdauer angelangt sind.                                                        geschaffen.
                                               und Steuern (EBIT) als das Baseline-Sze-
Zusätzliche Herausforderungen bestehen
                                               nario auf (bis zu 8 % höher).
in sich ändernden Marktbedingungen,
was in einer reduzierten Wirtschaftlich-       Neben weiteren Untersuchungen sind            Projektleitung
keit der Anlagen sowie einer unsicheren        auch Demonstrationsprojekte erforder-
                                                                                             Dipl. Ing. Johanna Spreitzhofer
Zukunftsperspektive resultiert.                lich. Die Weiterentwicklung der Kommu-
                                                                                             Austrian Institute of
                                               nikationsinfrastruktur, Regelungs- und
Ziel des Projektes ist es, innovative Ge-                                                    Technology GmbH
                                               Prognosealgorithmen ist entscheidend
schäftsmodelle für eine wirtschaftliche
                                               für eine erfolgreiche Umsetzung von Ge-       ProjektpartnerInnen:
Integration von Wärmepumpen in kleinen
                                               schäftsmodellen zur Flexibilisierung der      • ENGIE Gebäudetechnik
und mittleren städtischen Wärmenetzen
                                               Wärmepumpe und damit ihrer optimier-            GmbH
zu entwickeln und zu bewerten, insbeson-
                                               ten Fahrweise. Zukünftige Veränderungen       • ENGIE Energie GmbH
dere hinsichtlich der Synergien aus dem
                                               der Strommärkte sollten ebenfalls detail-
Wärme- und Strommarkt. Hauptfokus ist
                                               liert verfolgt werden, um ihre Auswirkun-
die Anwendung eines Wärmepumpen-
                                               gen auf die vorgeschlagenen Geschäfts-
Poolings über mehrere Wärmenetze, um
                                               modelle zu quantifizieren.
somit die Anforderungen des Regelener-

         Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte                                                                     11
WÄRME- UND KÄLTENETZE

       12               Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte
© AEE INTEC; BIANCA PFEFFERER/ÖGUT
ENERGIEBEREITSTELLUNG
In dicht bebauten städtischen Gebieten ist das Platzangebot und die Ressour-
cenverfügbarkeit zur Nutzung erneuerbarer Energieträger oft eingeschränkt.
Andererseits stehen Energiequellen wie Abwärme oder Umgebungswärme
zur Verfügung, welche mitunter nicht optimal ausgeschöpft oder in das Sys-
tem integriert werden.

Nachfolgend werden verschiedene Konzepte zur energie- und kostenopti-
mierten Beheizung (und Temperierung) mittels Solarenergie und Erdwärme
sowie die Einbindung in Anergienetze und Speichersysteme beschrieben.
Außerdem werden Nutzungsmöglichkeiten industrieller Überschussenergien
sowie regenerativer Energieträger im industriellen Bereich analysiert und eine
Merit-Order für Regenerationswärme vorgestellt.

   Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte                                           13
ENERGIEBEREITSTELLUNG

Wärmeversorgung für die Stadt
urban pv+geotherm - Innovative Konzepte zur Versorgung großvolumiger
städtischer Gebäude/Quartiere mit PV und Geothermie
Im städtischen Bereich ist die Nutzung erneuerbarer Energien oft problematisch. Ziel war die Erarbeitung von Konzep-
ten zur energie- und kostenoptimierten Beheizung (und ggf. Kühlung) mittels Geothermie und Photovoltaik für groß-
volumige Gebäude im städtischen Bereich. Mit den Projekterkenntnissen wird es in Zukunft leichter sein, im urbanen
Bereich die Nutzung erneuerbarer Energieträger ökologisch und ökonomisch sinnvoll zu planen.

                                                                                             Keywords
                                                                                             • Energiekonzepte
                                                                                             • Wärmeversorgung
                                                                                             • Stadtgebiet

                                                                                             Factbox
                                                                                             • Im urbanen Raum ist das
                                                                                               Potenzial lokaler Quellen für
                                                                                               die thermische Energiever-
                                                                                               sorgung durch Niedertem-
                                                                                               peraturnetze (Anergienetze)
                                                                                               hoch, Eigenabdeckung in
                                                                                               Neubaugebieten ist möglich.
                                                                                             • Niedrige Systemtemperatu-
                                                                                               ren sind wesentlich.
                                                                                             • Vorteilhaft sind Gebiete mit
Die Umsetzung eines Energiekonzepts mit     wurden Simulationen und Optimierungen              gemischter Nutzung (Ener-
Photovoltaik, Geothermie, Wärmepumpe        durchgeführt. Die Ergebnisse der techni-           gieraumplanung).
und Großspeicher ist vor allem im dicht     schen Machbarkeit, der Systemauslegung           • Außenluft, Abwasser und
bebauten städtischen Gebiet eine Heraus-    sowie der ökonomischen und ökologi-                Solarenergie haben in Ver-
forderung, weil das Platzangebot und die    schen Vergleiche wurden vor der Publizie-          bindung mit geothermischen
Ressourcen begrenzt sind. Fehlerhafte       rung in einem Beirat diskutiert.                   Saisonspeichern das höchste
Planung und Ausführung verursachen                                                             Energiepotenzial.
                                            Das Konzept des Anergienetzes, ein
deutlich niedrigere Arbeitszahlen bzw.                                                       • PVT-Kollektoren sind in Aner-
                                            Niedertemperatur-Verteilnetz, an das
Nutzungsgrade der Wärmepumpen von                                                              gienetzen eine wirtschaftlich
                                            verschiedene Wärmequellen sowie
geothermischen Anlagen als theoretisch                                                         konkurrenzfähige Form der
                                            Wärmesenken angeschlossen sind, mit
möglich wäre.                                                                                  Solarenergienutzung.
                                            Erdsondenspeichern ist dabei besonders
Ziel des Projekts war die Erarbeitung von   vorteilhaft. Die vor Ort verfügbaren erneu-
Konzepten für die energie- und kosten-      erbaren Energieträger sind in ausreichen-
optimierte Kombination von Geothermie       dem Maße vorhanden, um den Energiebe-            Projektleitung
(mit Wärmepumpe) und Photovoltaik           darf decken zu können. Als Energiequellen        DI Franz Zach
sowie anderer vor Ort verfügbarer erneu-    wurden Solarenergie, Abwasser, Außenluft         Österreichische Energieagentur
erbarer Energieträger für die Beheizung     und Abwärme aus Kühlanwendungen
und Kühlung im urbanen Raum. Analysen       identifiziert. Die Erdsondenspeicher dienen      ProjektpartnerInnen
wurden anhand des Stadtentwicklungs-        als Lastausgleich, als Brückenelement            • Ochsner Wärmepumpen
gebiets Nordwestbahnhof im 20. Wiener       zwischen Wärmeangebot und -nachfrage.              GmbH
Gemeindebezirk durchgeführt, für das        Die Mehrkosten gegenüber einer Gasver-           • geohydrotherm
der Bebauungsplan im Wesentlichen           sorgung sind moderat. Die Realisierung           • AEE INTEC
feststeht, aber noch kein Energiekonzept    solcher Konzepte ist daher technisch mach-
ausgearbeitet wurde.                        bar, ökologisch vorteilhaft und wirtschaft-
                                            lich konkurrenzfähig.
Zunächst erfolgte eine Analyse der geo-
thermischen und solaren Nutzungsmög-        Für die verstärkte Umsetzung solcher Ener-
lichkeiten sowie Potenzialuntersuchungen    giekonzezpte wäre zukünftig eine Förderung
anderer vor Ort verfügbarer erneuerbarer    aller in der Stadt verfügbarer erneuerbarer
Energieträger. Auf Basis von Szenarien      Energiequellen wünschenswert.

         14                                                                       Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte
ENERGIEBEREITSTELLUNG

Erdwärmenutzung in Städten
Manage_GeoCity - Entwicklung einer Methodik zur koordinierten Nutzung
und Bewirtschaftung der oberflächennahen Erdwärme in urbanen Räumen
Anhand der Modellregion Graz wurde eine Methodik für die koordinierte Nutzung und Bewirtschaftung ober-
flächennaher Erdwärme für Wärme- und Kühlanwendungen sowie saisonaler Speicherung in urbanen Räumen
entwickelt. Dabei wurden Grundwasserströmungen, unterschiedliche geologische Verhältnisse, Wärme- und
Kühlbedarf, Wärmeeintrag von Solaranlagen und betrieblicher Abwärme und Möglichkeiten der saisonalen
Speicherung von Wärme im Untergrund berücksichtigt.

                                                                                             Keywords
                                                                                             • Erdwärme
                                                                                             • Wärmespeicher
                                                                                             • Modellierung

                                                                                             Factbox
                                                                                             • Heizen mit Wärmepumpen
                                                                                               kann eine deutliche Ab-
                                                                                               kühlung des Grundwassers
                                                                                               bewirken
                                                                                             • Fallbeispiel mit Erdwärme-
Zahlreiche Wärmequellen in Stadtgebie-         geführt. Das vorliegende Wärme- und Käl-        sondenfeld: räumliche Aus-
ten verursachen einerseits eine Aufwär-        tepotenzial des Untergrunds wurde dem           wirkungen im Erdreich sind
mung des Untergrunds und Grundwassers          Wärme- und Kühlbedarf gegenüberge-              begrenzt (keine signifikanten
                                                                                               Temperaturänderungen in
und haben teilweise negative Auswir-           stellt. Die Fallbeispiele wurden technisch,
                                                                                               einer Entfernung von 50 m)
kungen auf die Grundwasserqualität.            ökonomisch und ökologisch bewertet und
Andererseits stellt diese Erwärmung ein        für ausgewählte Anwendungsgebiete in          • Art der Strombereitstellung
Potenzial für geothermische Wärme- und         den Gunstzonen hochgerechnet. Ein zent-         hat wesentlichen Einfluss auf
                                                                                               die Treibhausgasemissionen
Kältenutzung dar. Vor allem in urbanen         rales Thema war die Berücksichtigung der
                                                                                               der Wärmepumpensysteme
Gebieten besteht das Problem, dass             thermischen und wasserwirtschaftlichen
eine unkoordinierte Nutzung sehr rasch         Bestandssituation und die Analyse der         • Optimierte Energiekonzepte
zu einer gegenseitigen Beeinflussung           diesbezüglichen Verbesserungsmöglich-           für die Verbesserung der
und somit zu einer ineffizienten Bewirt-       keiten und Nutzungsoptimierung.                 Wirtschaftlichkeit der unter-
                                                                                               suchten Konzepte notwendig
schaftung führen kann. Das Projektziel
                                               Das Ergebnis des Projektes ist eine
war die Entwicklung einer Methodik für
                                               Methodik für die koordinierte Nutzung
die koordinierte Nutzung und Bewirt-
                                               und Bewirtschaftung oberflächennaher          Projektleitung
schaftung oberflächennaher Erdwärme
                                               Erdwärme für Wärme- und Kühlanwen-            DI (FH) DI Johanna Pucker-Singer
für Wärme- und Kühlanwendungen in
                                               dungen in urbanen Räumen, die die             JOANNEUM RESEARCH For-
urbanen Räumen. Dabei wurden mittels
                                               Grundlage für zukünftige Nutzungs- und        schungsgesellschaft mbH
Fallbeispielen Grundwasserströmungen,
                                               Bewirtschaftungspläne für Städte und
unterschiedliche geothermische Verhält-                                                      ProjektpartnerInnen
                                               Stadtgebieten bildet.
nisse des Untergrundes, Wärme- und
                                               Zukünftige Forschungsthemen sind u.a.         • Grazer Energieagentur GmbH
Kühlbedarf, Wärmeeintrag von Solar- und
Abwärme und Möglichkeiten der saisona-         die Erstellung einer zentralen „Energie-
len Speicherung von Wärme im Unter-            bedarfsdatenbank“ als Grundlage für
grund berücksichtigt.                          die städtische Energieraumplanung, die
                                               Berücksichtigung der Wärmeeinbringung
Dazu wurden unterirdische Gunstzonen
                                               durch tiefe Einbauten in der Grund-
für oberflächennahe und grundwasser-
                                               wassermodellierung, Untersuchungen
bürtige Erdwärme für die Modellregion
                                               zur Grundwasserneubildung in urbanen
ausgewiesen. In diesen Gunstzonen
                                               Gebieten und begleitende Forschungs-
wurden drei Fallbeispiele identifiziert und
                                               arbeiten zur Errichtung von saisonalen
Wärme- und Kühlbedarfsanalysen durch-
                                               Speichern im Untergrund.

         Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte                                                                     15
ENERGIEBEREITSTELLUNG

Anwendungsrichtlinien für
Wärmeversorgungskonzepte
ecoRegeneration: Entwicklung einer „Merit-Order“ bei Regenerations-
wärme für Erdsondenfelder in urbanen Wohngebieten
In urbanen Wohngebieten gibt es zu wenig aktiv-gekühlte Nutzungen, um die Abwärme des Kühlprozesses als erfor-
derlich Regenerationswärme für Erdsondenfelder verwenden zu können. Das Projekt prüft verschiedene Optionen (Ab-
wärme von Gewerbenutzungen in Erdgeschoßzonen, gezielte Ansiedelung von Datenzentren, zusätzliche Installation
von Wärmebereitstellungssystemen) innerhalb des Siedlungsgebietes, erarbeitet Geschäftsmodelle und bewertet den
Wärmepreis sämtlicher Lösungen, sodass eine Art „Merit-Order“ für Regenerationswärme erstellt werden kann.

                                                                                              Keywords
                                                                                              • Regenerationswärme
                                                                                              • Erdwärmesonden
                                                                                              • Geschäftsmodell

                                                                                              Factbox
                                                                                              • Konzepte mit Wärmepumpe
                                                                                                und Erdsonden bieten geeig-
                                                                                                nete regenerative Lösungen
                                                                                                für die Wärme- und Kältever-
                                                                                                sorgung.
                                                                                              • In urbanen Wohngebieten ist
                                                                                                ein zu geringer Kühlbedarf
                                                                                                vorhanden, um Erdsonden
Erdsondenfelder müssen thermisch rege-       metern wurde eine Wirtschaftlichkeits-             saisonal thermisch ausgegli-
neriert werden, damit die Temperatur des     rechnung nach ÖNORM M 7140 realisiert.             chen bilanzieren zu können.
Erdreichs nicht stetig abnimmt und sich      Die technischen Konzepte wurden mit                Hier sind aktive Lösungen
die Effizienz des Systems verschlechtert.    Stakeholdern diskutiert oder bei realen            oder Technologien zur
Da in urbanen Wohngebieten zu geringer       Machbarkeitsstudien eingesetzt und im              thermischen Regeneration
Kühlbedarf für die Abwärmenutzung des        Planungsprozess evaluiert.                         notwendig.
Kühlprozesses zur Regeneration der Erd-                                                       • Gewerbeflächen im Erdge-
                                             Die Ergebnisse sind Anwendungsricht-
sonden vorliegt, sind zusätzliche Lösun-                                                        schoß von Wohngebäuden
                                             linien und eine „Merit-Order“ für kos-             (z.B. Supermärkte) werden
gen erforderlich.
                                             tengünstige Regenerationswärme in                  aktiv gekühlt. Die entnom-
Ziel des Projektes war die Entwicklung       urbanen Wohngebieten als Hilfestellung             mene Wärme kann zur
von technisch-ökonomischen Grundlagen        für Stadtverwaltungen, Bauträger und               thermischen Regeneration
für die Erzeugung von Regenerations-         Planer. Mit diesen Informationen soll eine         genutzt werden.
wärme in urbanen Wohngebieten. Dies          einfachere Realisierung von erneuerbaren
beinhaltete Informationen zu technischen     Wärmeversorgungskonzepten in urbanen
Eckdaten, Kostendaten, Geschäftsmo-          Wohngebieten forciert werden.
dellen sowie die Berechnung einer Art                                                         Projektleitung
                                             Abgesehen von wirtschaftlichen Gesichts-         DI Gerhard Hofer
„Merit-Order“ für Lösungen zu Regene-
                                             punkten werden sich künftig vermehrt             e7 Energie Markt Analyse GmbH
rationswärme (Abwärme aus Gewerbe-
                                             organisatorische Fragen stellen. Mit
betrieben und Datacenter, Hybridkollekto-                                                     Projektbeteiligte
                                             Unterstützung von Gebietskörperschaf-
ren, Solarabsorber).
                                             ten sollten Anforderungen an Bauträger           • Institute of Building Research
Die Wirtschaftlichkeitsbewertung ba-         gesetzt werden, um diese Konzepte                  & Innovation ZT-GmbH
sierte auf unterschiedlichen Szenarien       leichter realisieren zu können und um            • Urban Innovation Vienna
für Gebäudegrößen und Optionen zur           eine koordinierte, unabhängig Instanz zu           -Energy Center
Regeneration. Kostendaten für die An-        bestellen, die für den größeren Abstim-          • VASKO+PARTNER INGENIEURE
fangsinvestition sowie für den Betrieb       mungsaufwand schon ganz zu Beginn der              Ziviltechniker für Bauwesen
wurden ermittelt. Mit diesen Daten und       Planung des Stadtentwicklungsgebietes              und Verfahrenstechnik
der Annahme von Berechnungspara-             steuernd tätig ist.                                GesmbH

         16                                                                        Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte
ENERGIEBEREITSTELLUNG

Industrielle Energienutzung
PESI - Paradigmenwechsel im urbanen Energiesystem durch
Synergiepotentiale mit der Industrie
Analyse der Nutzungsmöglichkeiten industrieller Überschussenergien verschiedener Form (Abwärme, Ab-
wasser, Abfall) sowie regenerativer Energieträger im industriellen Bereich (Solaranlagen auf Dachflächen) in
angrenzenden urbanen Gebieten, die als Energieschwamm fungieren. Auf Basis realer Verbrauchs- und Verfüg-
barkeitsdaten wurde ein Simulationsmodell erstellt und Möglichkeiten zu Synergien dokumentiert.

                                                                                            Keywords
                                                                                            • Überschussenergie
                                                                                            • Industrie
                                                                                            • Simulationsmodelle

                                                                                            Factbox
                                                                                            • Eine energetische Kopplung
                                                                                              von Industriebetrieben und
                                                                                              Städten ist technisch mög-
                                                                                              lich.
                                                                                            • Eine Bilanzierung lediglich
                                                                                              auf Basis von Energiemen-
                                                                                              gen ist nicht stichhaltig. Es
                                                                                              müssen die Lastverläufe
                                                                                              von Bedarf und Energiebe-
                                                                                              reitstellung berücksichtigt
Mehr als ein Drittel des Energiebedarfs        Es konnte festgestellt werden, dass            werden.
in Österreich ist dem produzierenden Be-       insgesamt bis zu 32% des Gesamtende-
reich zuzuordnen. Industriebetriebe sind       nergiebedarfs der untersuchten Städte        • Bei der ökonomischen Be-
nicht nur durch einen hohen Energieein-        durch industrielle Energie gedeckt werden      wertung der energetischen
                                                                                              Kopplung müssen die Eigen-
satz für die Produktion gekennzeichnet,        können. Fast die gesamte Menge der
                                                                                              schaften der verschiedenen
sondern es fällt parallel zur Produktion       anfallenden industriellen Energie kann im      Technologien zentral mit-
Energie z.B. in Form von Abwärme,              Energiesystem der Stadt integriert wer-        berücksichtigt werden.
Abwasser und Abfall, an bzw. können            den. Nur wenige Stunden im Jahr besteht
                                                                                            • Bis zu 31% des Gesamt-
verfügbare Dachflächen zur Gewinnung           ein geringes Überangebot.
                                                                                              energiebedarfs einer Stadt
regenerativer Energie genutzt werden. So
                                               Umsetzungen zur Nutzung von industriel-        können unter wirtschaft-
weit möglich erfolgt eine Nutzung dieser                                                      lichen Rahmenbedingungen
                                               lem Strom (PV) sind ohne den Erhalt von
Energie in den Betrieben selbst. Der nicht                                                    von der Industrie gedeckt
                                               Einspeisetarifen nicht wirtschaftlich. Die
nutzbare Anteil steht grundsätzlich für                                                       werden.
                                               Stromgestehungskosten werden größten-
eine externe Nutzung zur Verfügung.
                                               teils durch die Kosten der PV-Module
Im Projekt werden die Strom-, Kälte- und       beeinflusst. Umsetzungen zur Nutzung
Wärmeerzeugung aus industrieller Ab-           von industrieller Wärme sind auch ohne       Projektleitung
wärme, Abwasser und Abfall sowie die           Investitionsförderungen wirtschaftlich.      DI Dr. Matthias Theißing
energetische Flächennutzung betrachtet,        Die Wärmegestehungskosten werden             FH JOANNEUM, Institut für
Potentiale erhoben und Synergien mit           stark von den Stromkosten für den Be-        Energie-, Verkehrs- und
dem urbanen Energiebedarf ermittelt.           trieb der Fernwärme- und Wärmepumpen         Umweltmanagement
Vier Städte in Kombination mit lokalen         beeinflusst.
Industriebetrieben in der Region Murtal                                                     Projektpartner
                                               Die Nutzung industrieller Energie führt zu   • DI Josef Bärnthaler
werden analysiert: Zeltweg, Fohnsdorf,
                                               einer deutlichen Erhöhung der Energieef-       Energieagentur
Knittelfeld und Judenburg. Ziele sind die
                                               fizienz der Industriebetriebe, zur Reduk-      Obersteiermark
Schaffung einer Datenbasis, die Erstellung
                                               tion von CO2 Emissionen und des Bedarfs
eines Simulationsmodells und die Ana-
                                               an Primärenergie, reduziert die Abhängig-
lyse der ökonomischen und ökologischen
                                               keit von externen Energielieferanten und
Fragestellungen.
                                               erhöht somit die Versorgungssicherheit.

         Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte                                                                    17
ENERGIEBEREITSTELLUNG

Planungstool für solares Heizen und Kühlen
CiQuSo - Stadtquartiere mit optimierten solar-hybriden Heiz- und
Kühlsystemen
Das Forschungsprojekt untersucht, evaluiert und optimiert effiziente Systemlösungen zur solaren Energieversorgung
auf Gebäude- und Stadtquartiersebene. Die Anwendbarkeit der entwickelten Konzepte wird am Beispiel des Salzbur-
ger Stadtquartiers Itzling demonstriert.

                                                                                                  Keywords
                                                                                                  • Solarenergie
                                                                                                  • Stadtquartiere
                                                                                                  • Visualisierungstool

                                                                                                  Factbox
                                                                                                  • Machbarkeitsstudie zur so-
                                                                                                    laren Wärmeversorgung der
                                                                                                    Salzburger Goethesiedlung
                                                                                                    durch eine Großkollektoran-
                                                                                                    lage
                                                                                                  • solare Systemlösungen:
                                                                                                    Quantifizierung des ther-
                                                                                                    mischen bzw. elektrischen
                                                                                                    Lastverschiebepotenzials
                                                                                                    und ökologische, energe-
                                                                                                    tische und wirtschaftliche
Städte sind jene Orte, in denen Transfor-       Zusammenfassend wurden folgende Er-                 Bewertung der Systeme
mationen ausgelöst werden, Innovation           gebnisse erreicht:                                • Innovative Ersatzmodell-
zum Tragen kommt und die eine substan-                                                              erstellung mit Hilfe von
                                                • Evaluierte und optimierte energieeffizi-          Künstlich Neuronalen Netzen
tielle Dichte an AkteurInnen besitzen, um
                                                  ente Systemlösungen                               (KNN) und Entscheidungs-
die notwendigen Handlungen und Maß-
                                                • Modellierte solarhybride Energiesysteme           bäumen zur vereinfachten
nahmen umzusetzen. Jedoch nutzen sie
                                                • Entwickelte und angewendete Methode               Abbildung des Betriebsver-
ihre Nachhaltigkeitspotenziale derzeit nicht                                                        haltens solarhybrider Heiz
aus. In diesem Zusammenhang spielt die            zur Quartiersoptimierung
                                                                                                    und Kühlsysteme
umfassende Nutzung solarer Energie in der       • Machbarkeitsstudie zur solaren Wärme-
Stadtplanung eine essentielle Rolle. Dieses       versorgung                                      • Demonstration der CiQuSo-
                                                                                                    Methode anhand des Salz-
Projekt soll einen Beitrag zur Bereitstellung   • Demonstrierte Anwendbarkeit
                                                                                                    burger Stadtviertels Itzling
erster Grundlagen zu möglichen Techno-          • webbasiertes CiQuSo-Visualisierungs-
logiesystemlösungen mit solarem Heizen            tool (Prototyp)
und Kühlen auf Stadtquartiersebenum in
                                                Prinzipiell konnte die Funktionalität und
der frühen Entwicklungsphase der Quar-                                                            Projektleitung
                                                Leistungsfähigkeit des entwickelten CiQu-
tiersplanung bereitstellen.                                                                       Tim Selke
                                                So-Frameworks nachgewiesen werden.
Das Hauptziel war die Entwicklung und           Für nachgelagerte Forschungs- und Ent-            AIT Austrian Institute of
Optimierung eines Vorplanungstools für          wicklungsarbeiten erscheint die Weiter-           Technology GmbH
Systemlösungen zum solaren Heizen und           entwicklung des CiQuSo-Frameworks 2.0             Projektpartner
Kühlen auf Stadtquartiersebene. Die Quar-       durch den Aufbau vereinfachter, mathema-          • AEE INTEC
tiersoptimierung soll aus vielen möglichen      tischphysikalisch formulierter Modelle zur
Technologiekombinationen geeigneter                                                               • Cofely Kältetechnik GmbH
                                                Abbildung des thermischen Gebäudever-
solarhybrider Heiz- und Kühlsysteme die         haltens und des energetischen Betriebs-           • Salzburg Wohnbau GmbH
unter Berücksichtigung des gebäudeüber-         verhaltens der Gebäudetechniksysteme              • S.O.L.I.D. Solarinstallation
greifenden Energieaustausches beste             zielführend. Dabei muss ein Kompromiss              und Design GmbH
identifizieren. Die Funktionalität der ent-     zwischen akzeptabler Rechenzeit und aus-          • Universität Innsbruck
wickelten Methode wurde anhand eines            reichender Flexibilität hinsichtlich System-
beispielhaften Quartiers aus dem Salzbur-       konfiguration und Berechnungsgüte der
ger Stadtteil Itzling demonstriet.              vereinfachten Modelle gefunden werden.

          18                                                                           Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte
ENERGIEBEREITSTELLUNG

Industrielle Abwärme für Fernwärmenetze
OPEN HEAT GRID - Offene Wärmenetze in urbanen Hybridsystemen
Primäres Forschungsthema war die Untersuchung der Möglichkeiten zur Forcierung der Einspeisung industriel-
ler Abwärme in bestehende Fernwärmenetze. Die Projektergebnisse zeigen, dass Abwärme nicht kostenlos ist:
trotz minimaler variabler Kosten müssen sich die Investitionskosten in üblichen Amortisationszeiten rechnen.
Die Analyse zeigt, dass es keiner staatlichen Regelung im Sinne einer Einspeiseverpflichtung oder Marktlibe-
ralisierung bedarf. Jedoch liegen aus ökonomischer Sicht Informationsasymmetrien vor, wodurch rationale
Entscheidungen nicht immer zustande kommen.

                                                                                               Keywords
                                                                                               • Abwärmenutzung
                                                                                               • Industrie
                                                                                               • Fernwärme

                                                                                               Factbox
                                                                                               • Abwärme ist nicht kostenlos
                                                                                                 – Investitionskosten müssen
                                                                                                 sich in üblichen Amortisa-
                                                                                                 tionszeiten rechnen
                                                                                               • Bestehende Wärmeerzeu-
                                                                                                 gungsanlagen: die Geste-
                                                                                                 hungskosten der Abwärme
                                                                                                 müssen die Energiekosten
                                                                                                 der Bestandsanlage unter-
                                                                                                 bieten
                                                                                               • „Enabling guidelines“ für
                                                                                                 Energiekooperationen
                                                                                                 zwischen Einspeiser und
                                                                                                 Fernwärmenetzbetreiber
Industrieunternehmen können als bi-            Amortisationszeiten rechnen, woraus sich
direktionaler Koppelpunkt für die Ener-        ein minimaler durchschnittlicher „Einspei-      • Technologieentwicklung zur
gienetze Strom, Gas und Wärme dienen           setarif“ ableiten lässt. In Wien und Linz ist     Kostensenkung bzgl. Abwär-
und Speicher- und Verschiebungspoten-          eine Amortisation aktuell nur im Winter           me-Aufbereitung & -speiche-
ziale zwischen diesen erschließen. Hohe        bzw. der Übergangszeit möglich, denn              rung
Mengen industrieller Abwärme stehen            im Sommer steht kostenlose Fernwärme
in unterschiedlichen Temperaturniveaus         durch Müllverbrennung zur Verfügung.
zur Verfügung. Das Projekt untersuchte,                                                        Projektleitung
                                               Die Analyse zeigt, dass die Einspeisung
welche Hemmnisse für die Integration von                                                       MMag. Dr. Simon Moser
                                               aus alternativen Wärmequellen gleich
industrieller Abwärme in Fernwärmenetze                                                        Energieinstitut an der Johannes
                                               einem Markt funktioniert und daher aus
bestehen und wie politische Instrumente                                                        Kepler Universität Linz
                                               ökonomisch-theoretischer Sicht keiner
zum Einsatz kommen können, um die Inte-
                                               staatlichen Regelung im Sinne einer             Projektpartner
gration von Abwärme zu forcieren.
                                               Einspeiseverpflichtung oder Marktlibera-        • Austrian Institute of
Technische Hemmnisse betreffen v.a. die        lisierung bedarf. Höhere Investitionsför-         Technology (AIT)
Temperaturniveaus der Abwärme in Relati-       derungen für externe Einspeiser werden          • TU Wien - Institut für Ener-
on zu der des Fernwärmenetzes sowie die        empfohlen. Eine Substitution des Betriebs         giesysteme und elektrische
Auskoppelung und deren Kontinuität. Die        der gasgefeuerten Heizkraftwerke ist für          Antriebe
meisten Technologien zur Aufbereitung          Wärmenetzbetreiber von wirtschaftlichem
                                                                                               • OMV Refining & Marketing
und Speicherung sind verfügbar, aber nicht     Interesse, wenn der Preis der Abwärme             GmbH
wirtschaftlich, da Abwärme nicht kosten-       günstiger ist als die variablen Kosten beste-
los ist. Zwar gehen die variablen Kosten       hender Produktionseinheiten. Regelungen         • voestalpine Stahl GmbH
aufgefangener Abwärme gegen null, da           für ein Profit-Sharing zwischen Wärme-
die Bereitstellung quasi keinen Energie-       netzbetreiber, Industrieunternehmen und
trägereinsatz benötigt, jedoch müssen          ggf. Energiedienstleister sollten bereits vor
sich die Investitionskosten in üblichen        der Investition angedacht werden.

         Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte                                                                       19
ENERGIEBEREITSTELLUNG

        20              Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte
© WIEN ENERGIE/IAN EHM; UNSPLASH.COM/MARTIN KNIZE
WÄRMESPEICHER
In Energienetzen stimmen Energieangebot und -nachfrage oftmals zeitlich
und örtlich nicht überein. Speichersysteme können diesem Ungleichgewicht
entgegenwirken und so andernfalls erforderliche Investitionen in Überkapazi-
täten reduzieren.

In diesem Kapitel werden innovative Speichertechnologien vorgestellt, welche
durch hohe Energiedichten und die Möglichkeit zur druck- und verlustlosen
Speicherung Vorteile gegenüber aktuell in Fernwärmenetzen eingesetzten
sensiblen Speichern aufweisen. Große Volumina, hohe Investitionskosten und
hohe Wärmeverluste können dadurch reduziert werden. Darüber hinaus wird
die Reduktion von Netzverlusten in Nahwärmenetzen durch den Einsatz von
dezentralen Speichern näher beleuchtet.

   Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte                                         21
WÄRMESPEICHER

Thermochemische Speichertechnologien
SeasonalGridStorage - Innovative saisonale Wärmespeicher für urbane
Wärmenetze
Die derzeit in Fernwärmenetzen eingesetzten sensiblen Speicher zur saisonalen Speicherung von überschüssi-
ger Wärme weisen einen hohen Raumbedarf sowie hohe Investitionskosten und Wärmeverluste auf. In diesem
Projekt wurden Konzepte zur Nutzung innovativer Speichertechnologien, wie thermochemische Speicher mit
hohen Energiedichten und der Möglichkeit der druck- und verlustlosen Speicherung entwickelt und mit Hilfe
von Simulationsrechnungen in technischer, ökologischer und wirtschaftlicher Hinsicht untersucht sowie recht-
liche Randbedingungen bewertet.

                                                                                             Keywords
                                                                                             • Energiespeicher
                                                                                             • Wärmenetze
                                                                                             • Einbindungskonzepte

                                                                                             Factbox
                                                                                             • Saisonale Speicherung von
                                                                                               Solarenergie für Städte und
                                                                                               Industrieunternehmen ist
                                                                                               technologisch möglich und
                                                                                               geeignet, um die im Winter
Energieangebot und Wärmenachfrage           In diesem Projekt werden neue innovative           notwendige Wärme bereit-
stimmen oft zeitlich und örtlich nicht      Technologien analysiert, die das Prinzip           zustellen und im Sommer
                                                                                               einzuspeichern.
überein, wodurch teure Überkapazitä-        der thermochemischen Energiespeiche-
ten geschaffen werden müssen. Urbane        rung nutzen und mögliche Einbindungs-            • Identifikation unterschied-
Wärmenetze stehen aufgrund geänderter       konzepte in urbane Netze ermittelt. Hier-          licher thermochemischer
Marktsituationen vor der Herausforde-       für wurden drei repräsentative urbane              (Sorption) und chemischer
                                                                                               (Redox) Speichermaterialien
rung neue Energieträger in bestehende       Wärmenetze und deren Anforderungen
Systeme zu integrieren. Mit thermischen     analysiert und dynamische Szenarienrech-         • Entwicklung großtechnisch
Speichern lassen sich Angebot und           nungen für unterschiedliche Wärmequel-             umsetzbarer Konzepte für
Nachfrage ausgleichen und verstärkt er-     len, Einbindungskonzepte und Speicher-             saisonale Speicher (Trock-
neuerbare Energieträger in Wärmenetze       materialien durchgeführt.                          nung/Reduktion im Sommer
                                                                                               sowie Befeuchtung/ Oxida-
einbinden.
                                            Ergebnisse sind die Identifikation wirt-           tion im Winter)
Die derzeit verwendeten sensiblen Wär-      schaftlicher Technologien und Betriebs-          • Lebenszyklusanalyse zeigt,
mespeichertechnologien haben jedoch         weisen bzw. die Darstellung ökonomisch             dass die Konzepte system-
einige Nachteile wie große Volumina,        und energetisch sinnvoller Konzepte zur            technisch konsistent sind.
hohe Speichertemperaturen, Wärmever-        Integration thermochemischer Speicher
luste und hohe Investitionskosten. Die      in Wärmenetze. Aus den Ergebnissen der
Integration innovativer Speichertechno-     energetischen, ökonomischen und öko-             Kontakt
logien und -materialien in Wärmenetze       logischen Bewertungen können Aussagen
                                                                                             Mag. Dr. Christoph Zauner
kann dazu beitragen, die energetische       über die erforderlichen Eigenschaften
                                                                                             AIT Austrian Institute of
sowie wirtschaftliche Performance dieser    eines Systems mit thermochemischen
                                                                                             Technology GmbH
Systeme zu verbessern. Aufgrund der         saisonalen Fernwärmespeichern getroffen
hohen Energiedichte, der druck- und ver-    werden, um konkurrenzfähige Energie für          Projektpartner
lustlosen Speicherung und der einfachen     Wärmenetze auf unterschiedlichen Grö-            Energieinstitut an der Johannes-
Transportierbarkeit der Materialien kann    ßenskalen bereitstellen zu können.               Kepler-Universität Linz
den Betrieb saisonaler Wärmespeicher für
thermische Netze ermöglicht werden.

         22                                                                       Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte
WÄRMESPEICHER

Speichernutzung zur Reduktion von
Netzverlusten
TFlex - Temperaturflexibilisierung im Schwachlastbereich des Betriebs
von Nahwärmenetzen
Im Zuge des Vorhabens TFlex wurde untersucht, ob sich die Netzverluste bestehender Nahwärmenetze in
Schwachlastzeiten dadurch verringern lassen, indem in diesen Zeiträumen das Netz abschaltet und der Wärme-
bedarf der Kunden aus zuvor geladenen dezentralen Speichern bedient wird. Eine durchgängige wirtschaftliche
Begleitung erlaubte es, bereits in der Projektlaufzeit technische Projekterfolge rasch in die Umsetzung zu bringen.

                                                                                                 Keywords
                                                                                                 • Nahwärmenetz
                                                                                                 • Netzverluste
                                                                                                 • Wärmespeicher

                                                                                                 Factbox
                                                                                                 • Bei den beiden untersuchten
                                                                                                   Nahwärmenetzen konnten
                                                                                                   Reduktionen der Netzverlus-
                                                                                                   te um bis zu 34% errechnet
                                                                                                   werden.
                                                                                                 • Dabei ergibt sich eine
                                                                                                   Energieeinsparung von 6%
                                                                                                   bezogen auf die in das Netz
                                                                                                   eingespeiste Energie.
                                                                                                 • Vorteil: Möglichkeit der
                                                                                                   nachträglichen Installation
Ziel des Vorhabens ist die Reduktion von        Speichergrößen und Regelstrategien an-             von dezentralen Wärme-
Netzverlusten von Nahwärmenetzen im             gestellt. Außerdem wird die Integration von        speichern, sodass auch bei
Schwachlastbetrieb. Während vor 10 Jahren       dezentral installierter Solarthermie zur wei-      bereits bestehenden Netzen
Systeme mit Betriebsverlusten von ca. 30        teren Entlastung der Netze betrachtet. Die         die Netzverluste reduziert
% durchaus nicht ungewöhnlich waren,            Ergebnisse werden abschließend hinsicht-           werden können.
konnte bei heute neu errichteten Nah-           lich ihrer wirtschaftlichen Aspekte analysiert   • Die Wärmedämmung der
wärmenetzen, ein entsprechendes Quali-          und einer Sensitivitäts- und Risikoanalyse         dezentralen Speicher hat
tätscontrolling vorausgesetzt, durchwegs        unterworfen.                                       großen Einfluss auf den
eine Reduktion der Verluste auf rund 15%                                                           Erfolg dieser Methode
                                                Durch den temperaturflexibilisierten Be-
erreicht werden.
                                                trieb, der Installation von dezentralen Spei-
In der Sondierungsstudie soll eine neuartige    chern und Abschaltung des Netzes können
Systemerweiterung untersucht werden,            bei den betrachteten Nahwärmenetzen              Projektleitung
welche es ermöglicht, ohne teure Änderun-       die Netzverluste um bis zu 34 % reduziert        Univ. Prof. DI Dr. techn.
gen am Wärmenetz die Netzverluste weiter        werden. Die Einsparungen, bilanziert am          Thomas Kienberger
signifikant zu reduzieren. Es kommen dezen-     Einspeisepunkt des Netzes, betragen dann         Montanuniversität Leoben
trale, bei den KundInnen installierte Wär-      je nach Speicherpositionen zwischen 3 %
mespeicher zum Einsatz. In den besonders        und 6 %.                                         Projektpartner
verlustbehafteten Schwachlastzeiten soll                                                         • FH JOANNEUM Gesellschaft
                                                Der TFlex-Betrieb ist in der Lage, im reinen
das Netz abgeschaltet und der Wärmebe-                                                             mbH
                                                Speicherbetrieb geringe Mengen an
darf der Verbraucher aus, zuvor bei verlust-                                                     • Lehrstuhl für Wirtschafts- u.
                                                Kohlenstoffdioxid und Brennstoffenergie
armer Netzvolllast geladenen, dezentralen                                                          Betriebswissenschaften,
                                                einzusparen, mit Einbindung der solaren
Speichern bedient werden. Dabei werden                                                             Montanuniversität Leoben
                                                Erträge auch wesentlich größere Mengen.
zunächst die Daten der zu betrachtenden                                                          • TB Harald Kaufmann GmbH
                                                Aus wirtschaftlicher Betrachtung ist jedoch
Netze erhoben und aufbereitet. Anschlie-
                                                ausschließlich die Konstellation mit den
ßend wird das energetische Modell erstellt
                                                Cluster-Speichern in bescheidenem Ausmaß
und Optimierungsrechnungen hinsichtlich
                                                sinnvoll.
          Ergebnisband Urbane Wärme und Kälte                                                                         23
Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt,
Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK)
Radetzkystraße 2, 1030 Wien
bmk.gv.at
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