Überblick

EnVisaGe Plus setzt das Monitoring der Umsetzungsprojekte aus dem Projekt EnVisaGe fort und thematisiert weitere neue Forschungsfragen.

Fragestellung

Drei verschiedene Forschungsfragen stehen im Fokus dieses Anschlussprojekts zu EnVisaGe:

  • Wie effizient sind dezentrale innovative Nahwärmenetze? Zwei Umsetzungsprojekte aus EnVisaGe, eine Plusenergiesiedlung mit großflächiger geothermischer Wärmeversorgung und SmartGrid-Komponenten und einem solarthermiegestützten Biomasse-Nahwärmenetz werden mit der Plusenergiesiedlung Ludmilla-Wohnpark in Landshut verglichen.
  • Können städtische Industriestandorte mit Energie aus dem ländlichen Raum versorgt werden? Mögliche Synergien zwischen ländlichen Erzeugungsregionen als „Energetischer Speckgürtel“ für angrenzende industrialisierte Ballungsräume werden anhand der Plusenergiegemeinde Wüstenrot und Industriekunden der Stadtwerke Schwäbisch Hall untersucht. Ein systemischer Ansatz mit übertragbaren, integralen Lösungsansätzen soll entwickelt werden.
  • Aufbauend auf den Erkenntnissen aus EnVisaGe soll untersucht werden, wie zukunftsfähige Wärmenetze im ländlichen Raum sowohl für Neubaugebiete als auch für den Bestand realisiert werden können.

Vorgehensweise

1. Monitoring und Quervergleich:

Durch intensives Monitoring der Umsetzungsprojekte aus dem Vorgängerprojekt EnVisaGe (Plusenergiesiedlung, Wärmenetz Weihenbronn, Stromspeicher Schule) werden die Effizienz der eingesetzten Technologien und Regelungsstrategien analysiert, Optimierungstrategien ausgearbeitet und im Quervergleich zum Landshuter Ludmilla-Wohnpark „+Eins“ bewertet.

2. Der ländliche Raum als Energielieferant für Ballungszentren:

Kopplung von intelligenter Systemsteuerung (Wärmepumpen und Stromspeicher) mit Ertragsprognosen für PV und Windanlagen. Anbindung an das virtuelle Kraftwerk der Stadtwerke Schwäbisch Hall, um als ländliche „Energiezelle“ aus einem „energetischen Speckgürtel“ heraus Großverbrauchern in angrenzenden Ballungszentren als Energielieferant zu dienen und lokale Wertschöpfung zu generieren.

3. Zukunftsfähige Wärmenetze im ländlichen Raum:

Ausgehend von den beiden in EnVisaGe umgesetzten innovativen Wärmenetzen, wird anhand konkreter Projekte untersucht, wie zukunftsfähige Wärmenetze im ländlichen Raum realisiert werden können. Neben neuen LowEx-Wärmenetzkonzepten mit dezentraler Solarthermie-Einspeisung oder Insellösungen die zu Netzen zusammenwachsen können, werden hier auch unterschiedliche innovative Investitions-, Beteiligungs- und Betreibermodellen untersucht, die es Stadtwerken künftig erlauben, Wärmenetze für den ländlichen Raum verstärkt umzusetzen und rentabel zu betreiben.

Erzielte Ergebnisse

Gemeinsam mit der Technischen Hochschule Nürnberg und den Stadtwerken Schwäbisch Hall hat die HFT einen Forschungsbeitrag dazu geleistet, wie der ländliche Raum als Stromlieferant für Ballungszentren genutzt werden kann und wie bestehende und zukünftige Wärmenetze im ländlichen Raum effizient und rentabel betrieben werden können.

Ein intensives Monitoring fokussierte die im Vorgängerprojekt umgesetzten Anlagen wie die Plusenergiesiedlung und das Arealnetz der Georg-Kropp-Schule, insbesondere aber die innovativen Wärmenetze der Gemeinde Wüstenrot (ein kaltes Nahwärmenetz mit Erdwärmekollektor und ein biomassebetriebenes Netz mit Solarthermiezuspeisung). Hier konnten interessante Vergleiche mit den Wärmenetzen im Vergleichsprojekt „+Eins“ in Landshut gezogen werden und gleichzeitig ein Optimierungspotenzial ermittelt werden. Das stetige Monitoring ist wichtig, um Wärmenetze effizient betreiben zu können. Ursache für z.B. hohe Rücklautemperaturen (höhere Wärmegestehungskosten) sind häufig hydraulische Probleme auf der Sekundärseite weniger Verbraucher. Wenn diese Verbraucher identifiziert werden können, kann die Effizienz rasch erhöht werden.

Es wurden Varianten zur zentralen Nutzung von Solarthermie in Wärmenetzen detailliert simuliert um eine optimale Auslegung von Solarthermie und Puffertank in zukünftigen Projekten empfehlen zu können. Die Simulation beinhaltete Investitions- und Betriebskosten sowie Amortisationsrechnungen, um die optimale Investitionslösung zu finden.

Die Ergebnisse des Quervergleichs und die Empfehlungen zur Planung und zum Bau von Wärmenetzen im ländlichen Raum sind in einem Leitfaden mit dem Titel «Ökonomische und zukunftsfähige Wärmenetze im ländlichen Raum» zusammengefasst, der auf der Homepage EnVisaGe Plus | HFT Stuttgart (hft-stuttgart.de) zur Verfügung steht.

Durch intensive Analysen konnte in diesem Projekt aufgezeigt werden, wie lokaler, erneuerbarer Strom direkt z.B. durch Elektromobilität, Lastverschiebung oder Power-2-Heat und/oder als Überschussstrom aus der ländlichen Kommune im regionalen Umfeld oder auf dem Regelenergiemarkt genutzt werden kann. Dabei wurden verschiedene Möglichkeiten betrachtet, wie steuerbare Energieeinspeiser und -lasten zu aktivieren sowie Energiespeicher einzubinden wären. Die vielversprechendsten Szenarien zur Nutzung des Überschussstroms der Gemeinde wurden gemeinsam mit den Stadtwerken Schwäbisch Hall und dem Unterauftragnehmer ZSW in einer detaillierten Wirtschaftlichkeitsbetrachtung analysiert. Die Ergebnisse und Empfehlungen sind detailliert in einem Leitfaden mit dem Titel «Lastverschiebepotentiale und Regelungsstrategien für den ländlichen Raum und angrenzende Ballungszentren» zusammengefasst, der auf der Homepage EnVisaGe Plus | HFT Stuttgart (hft-stuttgart.de) eingesehen werden kann.

Hier die beiden Planungsleitfäden:

  1. Planungsleitfaden "Lastverschiebepotentiale und Regelungs-strategien für den ländlichen Raum und angrenzende Ballungszentren"
  2. Ökonomische und zukunftsfähige Wärmenetze im ländlichen Raum (demnächst zum Download verfügbar)
  •  Erfahrungen aus der Praxis
  •  Potentiale für Optimierungen von Nahwärmenetzen
  •  Erfahrungen im Betrieb von Niedertemperaturnetzen

 

LeitungDr.  Dirk Pietruschka, Prof. Dr.-Ing. Volker Coors, Prof. Dr. Tobias Popović
PartnerHochschule München / Competence Center Energieeffiziente Gebäude und Quartiere
Websitehttp://www.envisage-wuestenrot.de/
FördergeberBundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
AusschreibungEnEff:Wärme und EnEff:Stadt
Laufzeit01.01.2017 - 31.12.2019 verlängert bis 30.06.2021