Urban-DH-extended - Urban district heating extended - Flexibilisierung und Dekarbonisierung urbaner Fernwärmesysteme

Bei der Deckung des Wärmebedarfs, insbesondere im städtischen Umfeld, birgt die netzgebundene Wärmeversorgung erhebliche CO2- und auch Kostenreduktionspotentiale. Konkret ermöglicht eine netzgebundene Wärmeversorgungsinfrastruktur die hydraulische Einbindung unterschiedlichster (auch hybrider) Umwandlungstechnologien, Abwärme und Speicher, wodurch fossile Brennstoffe substituiert werden können, lokale Wertschöpfung gesteigert und insgesamt die Flexibilität des Energiesystems erhöht werden kann. Die Betreiber städtischer Fernwärmeversorgungssysteme sind gegenwärtig jedoch mit dem Problem konfrontiert, dass eine wirtschaftliche Fernwärmebereitstellung aufgrund externer Rahmenbedingungen zunehmend erschwert wird. Vor allem Betreiber erdgasbefeuerte KWK-Anlagen erwirtschaften aufgrund der Strompreisentwicklung auf den Marktplätzen kaum noch Gewinne. Zusätzlich stellen schwankende Gaspreise bzw. stellt allgemein die Versorgungssicherheit mit fossilen Energieträgern einen erheblichen Unsicherheitsfaktor dar. Vor diesem Hintergrund werden Lösungsansätze für neuartige Fernwärmekonzepte, die möglichst unabhängig von Energieträgerimporten betrieben werden können und die bestenfalls zusätzlich Systemflexibilität bereitstellen, essentiell wichtig. Im gegenständlichen Projektvorhaben werden als Reaktion auf die dargestellten Problemstellungen innovative technische Konzepte für eine Erweiterung urbaner Fernwärmeversorgungssysteme entwickelt und simulationstechnisch analysiert. Zielsetzung ist, durch die intelligente hydraulische Integration der Komponenten Langzeitwärmespeicher, (Groß-)Wärmepumpe und solarthermische Großanlage eine flexible Fernwärmebereitstellung zu ermöglichen und die Anteile erneuerbarer Energieträger als auch die Deckungsanteile aus Abwärmenutzung (KWK- Abwärme, Abwärme aus Müllverbrennung, Industrieabwärme) signifikant zu steigern. Konkret wird für drei charakteristische Fernwärmeversorgungsgebiete unterschiedlicher Größe (Wien, Klagenfurt, Mürzzuschlag) und mit unterschiedlichem Erzeugungsportfolio in der Grund-, Mittel- und Spitzenlastversorgung ermittelt, welche Anlagenkonfiguration und Einsatzreihenfolge einen techno-ökonomisch optimalen Erzeugungsmix zur Folge hat. Die für diese ganzheitlichen Analysen erforderlichen Methoden und Simulationswerkzeuge auf Komponenten- und Systemebene werden entwickelt und validiert. Die Ergebnisse und Erkenntnisse der Untersuchungen am Beispiel konkreter Modellregionen innerhalb der gegenständlichen Fernwärmeversorgungsgebiete werden hinsichtlich der Übertragbarkeit auf andere urbane Fernwärmeversorgungsgebiete bewertet. Der Innovationsgehalt des Vorhabens ist dadurch begründet, dass der Einsatz