Leitprojekt INNERGY (Tirol): Inntalfurche - Umsetzungsbeispiele der Flexibilisierung von Energiesystemen

Ausgangssituation/Motivation

Die Umstellung der Energieversorgung auf 100% erneuerbare Energieträger wird neben der Nutzung von erneuerbaren primären Energiequellen wie Strom aus Wasserkraft, PV und Windkraft bzw. Wärme aus Biomasse und Solarthermie auch zu einer deutlich verstärkten Nutzung von Niedertemperaturwärmequellen (Anergie) in Form von Umweltwärme (Luft, Erdwärme, Grundwasser) bzw. Abwärme (Industrieprozesse, Kühlung, Wasserstoffelektrolyse, etc.) führen müssen. Diese Niedertemperaturwärmequellen stehen aber geographisch oft nicht dort zur Verfügung wo sie gebraucht werden bzw. müssen sie meist mittels Wärmepumpen erst auf ein nutzbares Temperaturniveau (Exergie) gebracht werden, wozu elektrische Antriebsenergie benötigt wird, die aber zu einem großen Teil nicht dann erzeugt wird, wann sie gebraucht wird, sondern dann, wenn die volatile Primärantriebsquelle (Sonne, Wind, Wasserkraft) verfügbar ist.

Um diese Niedertemperaturwärmequellen nutzen zu können, wird ein effizientes Wärmenetz als Verbindungsglied zwischen Wärmequellen, Wärmeverbrauchern und Wärmespeichern benötigt, welches auch ein hohes Maß an Flexibilität im gesamten Wärmeverteilsystem erlaubt bzw. ermöglicht. (Das Stromnetz kann dafür naturgemäß nicht genutzt werden, ist aber im Sinne der Sektorkopplung für die Wärmepumpen ein unverzichtbarer Teil der Energieinfrastruktur.)

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel des Innergy-Leitprojektes ist es daher, das Fernwärmesystem als ein Rückgrat für die Sektorkopplung (Strom, Wärme & Kälte, Mobilität, Industrie) im Umfeld einer 100%igen Versorgung mit volatilen erneuerbaren Energien durch Steigerung von Effizienz, Synergie und Flexibilität und der Integration von Prosumern fit für die Zukunft zu machen.

Als Basis dafür gilt es aktuell bestehende massive Effizienzprobleme bestehender Fernwärmenetze zu beseitigen, d.h. die primärseitigen Fernwärmerücklauftemperaturen der Abnehmer signifikant zu senken (durch innovative Systeme wie z.B.: der kaskadierten Wärmeversorgung von Wohngebäuden; Ziel: max 40°C statt bisher üblich 50 bis 60°C). Damit werden die Verluste minimiert bzw. signifikante Flexibilitäten im Netz ermöglicht indem die Kapazitäten von angeschlossenen Pufferspeichern erhöht werden bzw. das Netz selbst Speicherkapazitäten erhält. Weiters werden durch die Temperaturabsenkung die prinzipiellen Potentiale zur Einspeisung von Abwärme (ohne/mit Wärmepumpen) deutlich erhöht bzw. wesentlich effizienter im Betrieb. Um Flexibilität im Fernwärmenetz nutzen zu können ist ein erhöhter Koordinations- bzw. Regelungsaufwand zu bewältigen, für den entsprechende Konzepte (z.B.: Day-Ahead-Wärmemarkt) entwickelt werden.

Methodische Vorgehensweise

Das INNERGY Leitprojekt umfasst 14 Partner und neun Teilprojekte mit unterschiedlichen Umsetzungstiefen, die eine flexible und effiziente Wärmeversorgung entwickeln, erproben und evaluieren.

Jeweils drei dieser Teilprojekte umfassen (i) den Auf- und Ausbau bzw. Betrieb von Wärmenetzen, (ii) innovative Systeme der Wärme- und Kälteversorgung von Gebäuden mit Schnittstelle zu den Wärmenetzen sowie (iii) die Identifizierung und Einspeisung von bisher ungenutzten Abwärmepotenzialen aus Industrie oder alternativen Wärmequellen (Abwasser, Abluft, Grundwasser). Neben den technischen und digitalen Lösungen werden auch gesellschaftliche Aspekte beleuchtet, insbesondere mit Fokus auf die Rolle von Prosumern (wechselweise Einspeiser und Abnehmer).

Die Arbeiten reichen von genereller simulationsgestützter Konzeptionierung über Detailplanung, Bau- und Inbetriebnahme bis hin zu Monitoring und Optimierung des laufenden Betriebes eingebettet in ein begleitendes Evaluierungsprogramm. Die Entwicklung innovativer Geschäftsmodelle sowie organisatorischer Konzepte und Informations- und Schulungsformate zur erfolgreichen Einbindung bzw. Motivation aller in der Umsetzungsprozesskette beteiligten Organisationen und Personen ist in Kooperation mit dem Innergy-Innovationslabor ein weiterer inhaltlicher Schwerpunkt.

Erwartbare Ergebnisse

Als Ergebnisse sollen erste Umsetzungserfahrungen und getestete innovative Konzepte für eine Fernwärmeversorgung als essentieller Teil der Sektorkopplung und Modelllösungen für neue Partnerschaften zur Verfügung stehen, die als Basis für die breite Anwendung dienen.

Projektleitung

Universität Innsbruck, Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften

Projekt- & Kooperationspartner

Univ.Prof. Dr. Streicher, Wolfgang
Technikerstraße 13
Tel.: +43 512 507 6532
E-Mail: wolfgang.streicher@uibk.ac.at
Web: www.innergy.tirol
Web: www.uibk.ac.at/bauphysik/forschung/projects/innergy