Borderstep

Möglichkeiten und Grenzen von Nahwärmenetzen unter Einbeziehung regenerativer Wärmequellen

Vernetzung von dezentralen Kraft- und Wärmeerzeugungs-Systemen unter Berücksichtigung von Langzeitwärmespeicherung in ländlichen Gebieten

Wärmenetze sind noch selten und finden sich überwiegend im urbanen Bereich. Wärmequelle ist meist ein einzelnes, in Kraft-Wärme-Kopplung betriebenes, kleines oder größeres Kraftwerk. Mit Blick auf komplexe Nahwärmenetze mit mehreren Wärmequellen und unterschiedlichen Nutzern (z.B. mit Bedarf an Heizwärme, Wärme zur Brauchwasserbereitung, Wärme zur Kälteerzeugung oder Prozesswärme) sind sowohl theoretische Kenntnisse wie praktische Erfahrungen bisher kaum vorhanden. Auf Grund der zeitlich unterschiedlichen Wärme- und Strombedarfe sind zudem thermische Speicher, welche die Wärme über lange Zeit speichern, oder Spitzenlastkessel notwendig.

Im sich gegenwärtig abzeichnenden Energieversorgungssystem der Zukunft werden zudem neben der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) weitere Quellen von Niedertemperaturwärme eine erhebliche Bedeutung haben. Die Nutzung von Solarkollektoren führt zu erheblichen Mengen sommerlicher Überschusswärme und auch die geothermischen Wärmemengen machen eine möglichst effiziente Nutzung mit Wärmenetzen wichtig. Eine vom UBA in Auftrag gegebene Studie schätzt, dass 2050 etwa 2/3 des Wärmebedarfs in Netzen verteilt werden wird. Kurz- wie mittelfristig wird dabei zunächst noch die Wärmeeinspeisung aus KWK dominieren.

In dem geplanten Forschungsprojekt soll untersucht werden, wie es möglich ist, mehrere konventionelle und regenerative Wärmequellen technisch und wirtschaftlich erfolgreich miteinander zu vernetzen. Zum Verständnis der regelungstechnischen und hydraulischen Eigenschaften eines Nahwärmenetzes ist dabei die Betrachtung des Gesamtsystems von der Erzeugung über den Transport bis zur Nutzung unter Einbeziehung von Langzeitspeichern notwendig. Im Rahmen der theoretischen Betrachtungen ist eine dynamische Simulation des Temperatur- und Druckverhaltens des Netzes, der Erzeuger und der Verbraucher in Abhängigkeit von Zeit und Ort notwendig. Auf der Erzeugerseite werden auf Grund der schon vorhandenen Marktdurchdringung zunächst Blockheizkraftwerke (BHKW) und Heizkessel mit unterschiedlichen regenerativen und fossilen Energieträgern untersucht. Auf der Nutzerseite werden neben Heiz- und Prozesswärme auch die Erzeugung von Klimatisierungs- und Prozesskälte (z.B. durch Absorptionskältemaschinen) einbezogen.

Für zwei Modellregionen erfolgt durch das Borderstep Institut die Bestimmung der regionalen und technisch-ökonomischen Ausbaupotenziale von KWK, industrieller, gewerblicher und privater Wärmerückgewinnung, Solarthermie und Geothermie. Auch wird die Verfügbarkeit von Wärmenetzen ermittelt. Für die Modellregionen werden die Wärme-, Kälte- und Klimatisierungsbedarfe für industrielle, gewerbliche und private Gebäude abgeschätzt. Auf dieser Basis erfolgt die Entwicklung von Marktszenarien und die Abschätzung von Marktpotenzialen für nationale Märkte.

Durch leitfadengestützte Interviews werden Eigentümer und Betreiber von KWK, solarthermischen Anlagen, Betreiber von Anlagen mit Wärmeüberschüssen sowie potenzielle Wärme- und Kältenutzer und Investoren befragt. Gegenstand der Befragungen sind die technischen und ökonomischen Randbedingungen und Anforderungen zur Einbindung in die netzgebundene Versorgung mit Wärme und Kälte. Weiter werden Hemmnisse und Bedenken auch sozialpsychologischer Art (z.B. Empfinden der Versorgungssicherheit) abgefragt und analysiert. Die Ergebnisse der Marktanalysen und Befragungen werden zielgruppengerecht aufbereitet und im Rahmen der Gesamtberichterstattung des Projektes veröffentlicht.

Laufzeit: März 2010 bis Februar 2013

Projektpartner:
Borderstep Institut
Fachhochschule Hannover
Leibniz Universität Hannover
Technische Universität Braunschweig
Fernwärme-Forschungsinstitut in Hannover e.V. (FFI)

Zuwendungsgeber:
Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK)
EFRE

Ansprechpartner:
Dr. Jens Clausen
clausen@borderstep.de

Publikationen:
Clausen, J. (2012) Kosten und Marktpotenziale ländlicher Wärmenetze. (Arbeitspapier zu AP 6 A im Rahmen des Projektes). Hannover. Kostenloser Download hier

Clausen, J.; Winter, W. (2012). Die zukünftige Entwicklung von Nahwärmenetzen in ländlich strukturierten Gebieten. (Bericht zu AP 6 B im Rahmen des Projektes). Berlin, Hannover. Kostenloser Download hier

Clausen, J.; Winter, W. & Kettemann, C. (2012). Akzeptanz von Nahwärmenetzen. (Teilbericht zu AP 7 im Rahmen des Projektes). Berlin, Hannover. Kostenloser Download hier