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

Übergeordnetes Ziel des Projektes ist die Anwendbarkeit und Umsetzbarkeit innovativer und nachhaltiger Wärme- und Kälteversorgung auf Basis Kalter Fernwärme zu ermöglichen bzw. zu erhöhen. Um das zu erreichen, erfolgt die Entwicklung komplexer technischer Systemlösungen und von methodischen und simulationstechnischen Grundlagen für die Konzeption, Planung und langfristige Bewertung solcher Systeme. Weiters wird ein stochastisches Modell für die Langzeitbewertung von Systemlösungen auf Basis variierender Rahmenbedingungen und exogener Szenarien entwickelt. Aufbauend auf die erarbeiteten Systemlösungen und der technisch/ökologischen Bewertung werden für maßgeschneiderte Produkte und Dienstleistungen für Kalte Fernwärme erarbeitet, die dann in eine ökonomische Bewertungsmethode einfließen.

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 Anergienetze können durch Versorgungstemperaturen von <30°C a) niedrig¬exergetische Wärmequellen wie Abwärme oder Erneuerbare nutzbar zu machen, b) Trans¬portverluste fast vollständig eliminieren, c) signifikante Primär-energieeinsparungen gegen¬über 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 System¬konfiguration 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 Er-weiterung, 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 Anlagen-konfigurationen 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 Rahmen¬bedingungen und d) die Entwicklung einer ökonomische Bewertungs-methodik unter Be¬rücksichtigung KaFe-spezifischer prototypischer Businesspläne.

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

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

Poster:

Autoren: Lorenz Leppin, Hermann Edtmayer, Harald Schrammel, Ingo Leusbrock

Titel: Low Temperature and Cold District Heating & Cooling Systems

Art: Projektvorstellung

 

Präsentation:

Autor: Harald Schrammel

Titel: Konzeptentwicklung & gekoppelte deterministisch/stochastische Simulation und Bewertung Kalter Fernwärme zur Wärme- & Kälteversorgung

Art: Projektvorstellung Science Brunch, 11.03.2019, Wien

 

Artikel:

Titel: Konzeptentwicklung und deterministisch/stochastische Bewertung kalter Fernwärme

Autoren: Hermann Edtmayer, Harald Schrammel, Lorenz Leppin, Ingo Leusbrock

Art: Artikel, Nachhaltige Technologien 04/2018

 

Projektleitung

DI Dr. Hermann Edtmayer

Auftraggeber

The project is funded by the Austrian Climate and Energy Fund within the energy research program 2016 executed by FFG

Projektkoordination

AEE INTEC

Projektpartner

Institut für Wärmetechnik, TU Graz

anex Ingenieure AG

Energieinstitut Vorarlberg

3F Solar Technologies GmbH

Ochsner Energietechnik GmbH

Status

laufend