Interaktive Nahwärmenetze
Interaktive agentenbasierte Nahwärmenetze (u.a. SDGs 7 und 11)
Vor dem Hintergrund des Pariser Klimaschutz-Abkommens, welches die Ziele Nachhaltiger Entwicklung der Vereinten Nationen (u.a. SDGs 7 und 13) konkretisiert, und dem Ziel der Bundesregierung, den Gebäudebestand in Deutschland bis 2050 in einen „weitgehend klimaneutralen“ Zustand zu überführen, will dieses Umsetzungsvorhaben zu einer Systeminnovation in der Gebäudeklimatisierung beitragen.
Bislang sind unabhängig voneinander arbeitende Wärmeerzeugungsanlagen vorherrschend, die jeweils nur das betreffende Gebäude oder gar nur eine Wohnung mit Wärme versorgen.
Die Beheizung von Gebäuden erfolgt überwiegend in Eigenregie durch die Gebäudeeigentümer. Stehen Modernisierungen an, betrachten diese folglich nur ihr eigenes Objekt. Nahegelegene Wärmebedarfe oder Wärme-Erzeugungs-Potenziale (sowie Kühlung) sind nicht betrachtungsrelevant, weil sie ohne eine verbindende Infrastruktur nicht zu erschließen sind.
Gängige gebäudeübergreifende Wärmeversorgungskonzepte setzen fast ausschließlich auf eine zentrale Wärmeerzeugung, Verteilung durch ein Leitungsnetz und einen lokalen Verbrauch. Insofern erschließen sie Wärmebedarfe vieler einzelner Verbraucher für einen zentralen Wärmeerzeuger, der fortan das Monopol zur Wärmeerzeugung innehält.
Ein dezentrales und interaktives Versorgungskonzept eröffnet bislang unerschlossene Potenziale für eine klimaneutrale Wärmeversorgung. In einem Prosumer-Verbund können sich Netzteilnehmer gegenseitig unterstützen, indem sie fehlende Erzeugung ausgleichen oder Verbräuche verschieben. Die Umsetzung dieser Interaktion erfordert neben einer verbindenden Wärme-Netzstruktur auch spezielle Steuerungen für die Koordination der einzelnen Netzteilnehmer. Die Interaktion im Netz erleichtert die Einbindung von erneuerbaren Wärmequellen, insbesondere wenn diese nur zeitweise verfügbar sind. Dennoch können auch mehrgleisige Leiterstrukturen im Wärmenetz (sog. Multileiternetze) erforderlich sein, um die Integration sehr unterschiedlicher Erzeugungstechnologien (sowie Abnehmer) effizient zu gestalten.
In einem interaktiven Wärmenetz wirken dementsprechend verschiedene Wärme-Erzeugungsanlagen zusammen, um den Wärmebedarf eines Wärmenetzabschnittes zu decken. Erweiterungen des Wärmenetzes (um weitere Versorgungsabschnitte) lassen sich dann schrittweise umsetzen. Modulare Ringnetze können hier eine geeignete alternative zum konventionellen Netzausbau sein.
Ziel ist ein ausbaufähiger Erzeugungsverbund, der die Leistungsreserven aus bestehenden Gebäuden nutzt, um eine schrittweise Transformation in eine treibhausgasneutrale Wärmeversorgung zu ermöglichen. Weil die Beteiligten am Wärmenetz sich dabei aufeinander verlassen müssen, ist auch ein organisatorischer Zusammenschluss für einen geordneten Wärmenetz-Verbund erforderlich.
Das Umsetzungsvorhaben untersucht daher die Frage, wie es gelingen kann, ein kooperatives Wärmeerzeugungs-System aufzubauen, das Energie effizienter und weitgehend klimaneutral bereitstellt.
Kontakt
Prof. Dr. Martin Führ
Martin.Fuehr@h-da.de
Harald Meyer
Harald.Meyer@h-da.de
Alina Anapyanova
alina.anapyanova@h-da.de