Herausforderungen treiben zukünftige Innovationen in der Fernwärme voran

Die Fernwärme steht vor neuen Herausforderungen. Die Umstellung auf ein Energiesystem, das auf erneuerbaren Energien basiert, verlangt von der Energiewirtschaft die Anpassung an neue Produktionsmittel und schwankendere Energiepreise. Darüber hinaus müssen höhere Emissionsnormen und andere Rechtsvorschriften eingehalten werden. Die Anpassung an diese Veränderungen stellt für die Energieerzeuger eine Herausforderung dar, um die Energienachfrage zu decken. Gleichzeitig wird erwartet, dass die effizientere Nutzung von Fernwärme in Zukunft zu veränderten Verbrauchsmustern führen wird.

Schweden wurde als das zweitinnovativste Land der Welt eingestuft. Die sich ändernden Bedingungen in der Zukunft stellen nicht nur eine Herausforderung dar, sondern bieten auch die Möglichkeit, neue Lösungen zu entwickeln. Moderne Bautechniken und neue Energiesystemlösungen ebnen den Weg für niedrigere Temperaturen in künftigen Fernwärmenetzen. Diese Technologie bietet sowohl für die Netzbetreiber als auch für die Wärmeerzeuger vielversprechende Vorteile. Es gibt bereits mehrere Trends, die auf die Zukunft der Fernwärmesysteme hinweisen. Die folgenden Trends stehen heute im Vordergrund:

• Digitalisierung – Durch den Überblick über das gesamte Energiesystem ergeben sich neue Möglichkeiten zur Rationalisierung der Produktion. Computertools werden zur Unterstützung der Produktionsplanung eingesetzt, indem Daten in Echtzeit erfasst und dargestellt werden.
• Regionalisierung – Die Verbindung mehrerer Wärmenetze ermöglicht eine effizientere Nutzung der Produktionseinheiten der einzelnen Systeme.
• Totale Optimierung des Energiesystems.

• Höhere Gesamteffizienz und höherer Gewinn. Selbst leicht verringerte Vorlauftemperaturen führen zu Kosteneinsparungen.
• Weniger Wärmeverluste im Fernwärmenetz.
• Höhere Effizienz der Produktionsanlagen.
• Weniger unnötige Starts von Spitzenlastanlagen.

Wirtschaftliche Gesamtoptimierung des Fernwärmenetzes

Die innovative Software Energy Optima 3 Smart Optima Heat Network (SOHN) wurde von Energy Opticon in Lund, Schweden, entwickelt. Sie zielt auf eine wirtschaftliche Gesamtoptimierung des Fernwärmenetzes ab, die auch die Optimierung der Vorlauftemperatur umfasst. Das Modell berücksichtigt die Wärmespeicherung und die Temperaturabhängigkeit im Fernwärmenetz und erhöht dadurch die Gesamtflexibilität des Netzes. Die Optimierung wird für das gesamte Energiesystem durchgeführt, von der Wärme- und Stromerzeugung über den Stromhandel bis hin zum Endverbrauch. Emissionsbeschränkungen und andere gesetzliche Vorschriften werden berücksichtigt, um einen wirtschaftlich optimalen Produktionsplan zu erstellen.

Ein Vorteil des Einsatzes von SOHN ist die höhere Auslastung der Haupterzeugungseinheiten, wenn Engpässe im Wärmeverteilnetz vorhanden sind. Bei bestimmten Fernwärmenetzen, insbesondere bei solchen mit langen Verteilungsleitungen, ist die Pumpenkapazität begrenzt, was die Lieferfähigkeit der zentralen Erzeugungsanlagen einschränkt. Daher kann es vorkommen, dass Spitzenlastanlagen in Betrieb genommen werden müssen, um die Wärmelast im gesamten Netz zu decken. In einem optimierten Szenario kann die Vorlauftemperatur vor einer Lastspitze angehoben werden, um die höhere Last zu versorgen, ohne teure Spitzenlastanlagen in Betrieb zu nehmen. Die Wärme wird stattdessen aus dem vorübergehenden Wärmestau bereitgestellt, der durch die Erhöhung der Vorlauftemperatur entsteht.

Beispiel:

In den ersten beiden Betriebsmonaten […] konnten die Gesamtkosten um 200 000 SEK gesenkt werden.

Kraftringen AB ist ein Energieunternehmen mit Sitz in Lund, Schweden, das seine Rolle bei der Entwicklung eines nachhaltigen Energiesystems fortsetzt. Kraftringen versorgt rund 50 000 Haushalte mit Fernwärme und liefert jährlich 1 100 GWh Wärme. Im Jahr 2018 hat das Unternehmen eine vollständig fossilfreie Produktion erreicht. Darüber hinaus baut Kraftringen derzeit das weltweit größte Niedertemperatur-Fernwärmenetz, das mit Abwärme aus den Forschungseinrichtungen ESS und MaxIV versorgt wird. Gleichzeitig arbeitet das Unternehmen an neuen Möglichkeiten zur Optimierung des bestehenden Netzes.

Im Rahmen dieses Projekts wurde SOHN Anfang 2019 mit dem Ziel der Optimierung der Vorlauftemperatur installiert. In den ersten beiden Betriebsmonaten wurde die Vorlauftemperatur um durchschnittlich 2 Grad gesenkt und die Gesamtkosten wurden um 200 000 SEK gesenkt.