Neues Forschungsvorhaben „Dekarbonisierung der Fernwärmeversorgung (DEKADE-F-Waerme)“ hat begonnen

Im Forschungsvorhaben DEKADE-F-Waerme wird untersucht, wie sich die Fernwärmeversorgung transformieren lässt, um die notwendige Reduktion der CO2-Emissionen zu erreichen und welche Auswirkungen dies auf den Stromsektor hat. Hierfür werden die Integration hoher Anteile erneuerbarer Energien in der Fernwärme und ein Ausbau der Sektorenkopplung untersucht sowie Restriktionen abgeleitet. Es erfolgt eine systematische Analyse exemplarischer Fernwärmesysteme und Untersuchung der Potenziale und Auswirkungen auf die Fernwärmenetze, wenn hohe Anteile von erneuerbaren Energien, industrieller Abwärme und elektrischer Wärmebereitstellung in Fernwärmesystemen integriert werden. Auf Basis von mathematischen Optimierungsmethoden werden die Fernwärmeeinsatzplanung und der deutsche Strommarkt, unter den genannten Randbedingungen, modelliert. Die Transformationsstrategien werden hinsichtlich der CO2-Reduktionspotenziale, der Systemanforderungen, der Kosten und Hemmnisse analysiert, um die Wärmewende nachhaltig und kostengünstig zu gestalten. Im Ergebnis sollen verschiedene kosten- und CO2-emissionsoptimale Ausgestaltungsformen der deutschen Fernwärmeversorgung und deren Auswirkungen auf den Einsatz des deutschen Kraftwerksparks bewertet werden. Dabei sollen Erweiterungsempfehlungen an Fernwärmesystembetreiber und politische Handlungsfelder zu den Transformationsszenarien abgeleitet werden.

Das Teilvorhaben der HAWK  untergliedert sich in drei Abschnitte. Im ersten Abschnitt wird eine Fernwärmemarktanalyse anhand frei zugänglicher Daten und mit Unterstützung der Projektpartner durchgeführt. Besonders werden dabei das Potenzial und die technische Machbarkeit der Einbindung dezentraler erneuerbarer Energien betrachtet. Die Fernwärmenetze werden nach ihren technischen Merkmalen in Kategorien eingeteilt, welche für die anschließenden Systembetrachtungen benötigt werden. Im zweiten Abschnitt werden ausgewählte Fernwärmesysteme nach festgelegten Ausbaupfaden auf die Integrierbarkeit von erneuerbaren Energien anhand von charakteristischen Kennzahlen qualitativ und quantitativ geprüft. Ein erweitertes thermohydraulisches Netzmodell wird entwickelt, um die Integration von thermischen Speichern und dezentralen Wärmequellen in Wärmenetzen abzubilden. Es werden thermohydraulische Simulationen durchgeführt, um das Potenzial und den Aufwand zur Integration erneuerbarer Energien in Bestandsnetzen zu erfassen. Auftretende netzseitige Restriktionen werden dabei aufgezeigt und Methoden entwickelt diesen ökonomisch sinnvoll zu begegnen. Als Resultat wird das Potenzial von Wärme aus erneuerbaren Quellen für verschiedene Zukunftsszenarien ermittelt und es werden Maßnahmen abgeleitet, um dezentrale erneuerbare Energien in Bestandsnetze besser einbinden zu können. Je nach Ausbaupfad werden Lastgangkurven für transformierte Netze der verschiedenen Kategorien erstellt. Abschließend werden im dritten Abschnitt die Ergebnisse des verbundenen Teilvorhabens der TU Berlin auf ausgewählte Fernwärmesysteme angewandt, validiert und die technischen sowie emissionseinsparenden Auswirkungen evaluiert.