DeStoSimKaFe - Konzeptentwicklung & gekoppelte deterministisch/stochastische Bewertung Kalter Fernwärme zur Wärme- & Kälteversorgung

51% des Endenergiebedarfes der EU wird für Wärme- und Kälteversorgung verwendet, wobei hier eine signifikante Zunahme des Kältebedarfes in Zukunft erwartet wird. Folglich ist zur Erreichung der Pariser Klimaziele eine vollständige Dekarbonisierung der Wärme- und Kälteversorgung erforderlich, die jetzt mittels innovativer Konzepte einzuleiten ist. Wärme- und Kältenetze werden hier als Schlüsseltechnologie betrachtet, da sie durch intelligente Vernetzung von Erneuerbaren und Abwärmequellen, Speichern, Wärmeabnehmer und 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) oder Energienetze können durch Versorgungstemperaturen von <30°C a) niedrigexergetische Wärmequellen wie Abwärme oder Erneuerbare nutzbar zu machen, b) Transportverluste fast vollständig eliminieren, c) signifikante Primärenergieeinsparungen gegenüber dem Stand der Technik erreichen und d) mit der gleichen Infrastruktur Wärme als auch Kälte bereitstellen. Innovative Netztopologien erlauben ein hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich Versorgung von Bestands- und Neubau sowie Ausbau und Integration neuer Quellen, Senken und Speicher. Erste Demonstrationsanlagen mit einfacher Systemkonfiguration in der Schweiz zeigen dies eindrucksvoll vor.

Bevor das Potential dieser Technologie voll ausgeschöpft und plan- bzw. umsetzbar wird (Einbindung unterschiedlichster niederexergetischer Quellen, laufende und flexible Erweiterung, Versorgung von Bestandsobjekten), müssen wissenschaftlich fundiertes Grundlagenwissen und Methoden erarbeiten werden, die eine ganzheitliche Konzeption und Bewertung solcher Systeme ermöglicht. Es fehlen u.a. a) Grundlagen zur Bewertung des Nutzens, b) Methoden zur Entwicklung ganzheitlicher Systemlösungen und Geschäfts-modellen, c) Wissen über Minimalanforderungen, Anwendungsgebiete und Einsatzgrenzen und d) wissenschaftlich fundierte Methoden zur Langzeitbeurteilung.

Das übergeordnete Ziel des 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 a) die Evaluierung möglicher Systemkonzepte für unterschiedlichste Anlagenkonfigurationen und Rahmenbedingungen, b) die Entwicklung eines domäneübergreifenden deterministischen Co-Simulationsframeworks zur Bewertung des technisch/ökologischen Nutzens, c) die Entwicklung eines stochastischen Modellansatzes zur Langzeitbewertung mit variierenden Rahmenbedingungen und d) die Entwicklung einer ökonomische Bewertungsmethodik unter Berücksichtigung KaFe-spezifischer prototypischer Businesspläne.

Die erwarteten Ergebnisse sind von hoher Relevanz für die Weiterentwicklung und Dekarbonisierung österreichischer Fernwärme/-kältesysteme und unterstützen die Umsetzung innovativer und nachhaltiger Versorgungskonzepte auf Niedrigsttemperaturniveau. Das Projektkonsortium besteht aus einem kompetenten wissenschaftlichen Team kombiniert mit erfahrenen Industriepartner*innen (darunter die Schweizer Erfinder des Anergienetzes). Das Forschungsvorhaben wird von namhaften Energieversorger*innen, Städten, Gemeinden und Förderstellen unterstützt.

Das Projekt wird vom Österreichischen Klima- und Energiefonds im Rahmen des Energieforschungsprogramms 2017 gefördert.