DeStoSimKaFe - Konzeptentwicklung und gekoppelte deterministisch/stochastische Bewertung kalter Fernwärme zur Wärme- und Kälteversorgung

Lorenz Leppin, Ingo Leusbrock, Harald Schrammel, Michael Salzmann, Richard Heimrath, Hermann Edtmayer, Peter Josef Nageler, Thomas Mach, Jakob Scherer, Luca Moretti, Matthias Kolb, Markus Kaufmann, Alexander Friedrich, Karl Ochsner

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Abstract

In der Europäischen Union, werden 51 % des Endenergiebedarfes für die Wärme- und Kälteversorgung verwendet (Fleiter, et al., 2017). Gleichzeitig wird zukünftig eine signifikante Zunahme des Kältebedarfes erwartet. Folglich ist zur Erreichung der Pariser Klimaziele eine vollständige Dekarbonisierung der Wärme- und Kälteversorgung erforderlich, die jetzt mittels unter anderen innovativer Energieversorgungskonzepte einzuleiten ist. Wärme- und Kältenetze werden hier als Schlüsseltechnologie betrachtet, da sie durch intelligente Vernetzung von Erneuerbaren Energieträgern, Abwärmequellen, nergiespeichern, Wärmeabnehmer und der Kopplung mit anderen Energieversorgungsnetzen (Strom, Gas) und Infrastruktur (Abwasser, Abwärme) eine Steigerung der Gesamteffizienz und Wirtschaftlichkeit sowie die Reduktion des Primärenergiebedarfes in der Wärme- und Kälteversorgung ermöglichen. Kalte Fernwärme (KaFe) kann durch ihre Versorgungstemperaturen von unter 30 °C wesentliche Vorteile in sich vereinen. Einerseits können niedrig-exergetische Wärmequellen wie Abwärme oder Erneuerbare nutzbar gemacht werden, anderseits werden Transportverluste fast vollständig eliminiert, signifikante Primärenergieeinsparungen gegenüber konventionellen Fernwärmekonzepten erreicht und mit der gleichen Infrastruktur Wärme als auch Kälte bereitgestellt. Derartige, innovative Netztopologien erlauben ein hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich Versorgung von Bestands- und Neubau sowie den Ausbau und Integration neuer Quellen, Senken und Energiespeicher. Bevor das Potential dieser Technologie, hinsichtlich a) der Einbindung unterschiedlichster niederexergetischer Quellen, b) einer laufenden und flexiblen Erweiterung und c) der Versorgung von Bestandsobjekten, voll ausgeschöpft und plan- bzw. umsetzbar wird, sind wissenschaftlich fundiertes Grundlagenwissen und Methoden notwendig, die eine ganzheitliche Konzeption und Bewertung solcher Systeme ermöglicht. Das übergeordnete Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Anwendbarkeit und Umsetzbarkeit innovativer und nachhaltiger Wärme- und Kälteversorgung auf Basis Kalter Fernwärme zu ermöglichen, indem die methodischen und simulationstechnischen Grundlagen für die Konzeption, Planung und langfristige Bewertung solcher Systeme entwickelt werden. Dazu erfolgt einerseits die Evaluierung möglicher Systemkonzepte für unterschiedlichste Anlagenkonfigurationen und Rahmenbedingungen, die Entwicklung eines domäneübergreifenden Co-Simulationsframeworks zur Bewertung der technoökonomischen Bewertungsmethodik und die Entwicklung eines Modellansatzes zur Langzeitbewertung mit variierenden Rahmenbedingungen.
Original languageGerman
Title of host publicationEnergieforschungsprogramm
Place of PublicationWien
PublisherKlima- und Energiefonds
Number of pages154
DOIs
Publication statusPublished - Jun 2022

ASJC Scopus subject areas

  • Renewable Energy, Sustainability and the Environment
  • Mechanical Engineering
  • Computer Science Applications

Fields of Expertise

  • Sustainable Systems

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  • Application
  • Experimental
  • Theoretical

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