Forschungsprojekt: HybridBOT_FW

Transformation und Betriebsoptimierung von Wärmenetzen für die Entwicklung hybrider Netzstrukturen zur netzdienlichen Quartiersversorgung

Februar 2024

Förderkennzeichen:           03EN3041 B

Laufzeit:                               01.07.2021 - 31.12.2025

Motivation

Nur zusammen mit einer Wärmewende wird es möglich sein, die klimapolitischen Zielsetzungen der Energiewende zu erreichen. Fernwärme spielt dabei eine zentrale Rolle als Schlüsselelement für eine klimaneutrale Energieversorgung. Für bestehende Fernwärmenetze ist auf dem Weg zur klimaneutralen Versorgung ein höherer Anteil erneuerbarer Energien am Wärmeverbrauch erforderlich, für den die Sektorkopplung Strom-Wärme eine Möglichkeit bietet.

Zielsetzung

Im Projekt untersuchen die Forschungspartner die Möglichkeiten der Betriebsoptimierung von Wärmenetzen als Teil eines hybriden Energiesystems. Dabei gilt es, die Speichermöglichkeiten der Wärmenetze für die netzdienliche Führung der Stromnetze und die Transformation der Wärmenetze mithilfe erneuerbaren Stroms aufzuzeigen und zu demonstrieren.

Für einen integrierten und netzdienlichen Betrieb eines elektrischen Energiesystems (Verteilnetz - Sektor Strom) und eines thermischen Energiesystemes (Fernwärmenetz – Sektor Wärme) werden Ansätze entwickelt, erprobt und implementiert. Dabei sind technische, wirtschaftliche und regulatorische Rahmenbedingungen mit zu berücksichtigen. Die Erprobung der entwickelten Betriebsstrategien für die Sektorkopplung in den Versuchsständen „SystTec“ und „DistrictLAB“ des Fraunhofer IEE vor deren Implementierung optimiert die Verbindung zwischen Wissenschaft und Praxis.

Im Fokus der Arbeiten des AGFW steht die Erfassung der Anforderungen an hybride Energiesysteme im Kontext der Transformation und Betriebsoptimierung. Hindernisse, die bisher eine erfolgreiche Umsetzung verhindert haben, sind zu identifizieren. Auf Basis der erzielten Ergebnisse lassen sich Vorschläge für Anpassungen der Rahmenbedingungen erarbeiten, welche eine Sektorkopplung fördern könnten.

Hauptziel des Vorhabens HybridBOT_FW ist es, die Möglichkeiten der Betriebsoptimierung von Wärmenetzen als Teil eines hybriden Energiesystems aufzuzeigen. Konkret soll dies durch die Entwicklung eines erzeugungsorientierten beziehungsweise netzdienlichen Betriebs von zwei existierenden physikalisch getrennten Energiesystemen erfolgen. Das erste Energiesystem stammt aus dem Sektor “Strom” (elektrische Energiesysteme). Das zweite Energiesystem stammt aus dem Sektor “Wärme” (thermische Energiesysteme).

In der Projektbearbeitung spielen verschiedene Begriffe eine zentrale Rolle. Die Begriffe stehen zudem in einem hierarchischen Zusammenhang. Die unten stehende Abbildung Begriffshierachie zeigt dies.

Die Forschungspartner haben in einem mehrere Phasen umfassenden Prozess diese wichtigen Begriffe im Projektkontext definiert. Die Definitionen helfen einem gemeinsamen Verständnis, aber auch einem gemeinsamen Sprachgebrauch.

Das Dokument „Wichtige Definitionen im Projektkontext“ fasst die Definitionen kompakt zusammen. Die Projektpartner möchten diese Definitionen der Branche durch die Veröffentlichung des Dokumentes als Einführung und Diskussionsgrundlage für das Thema Hybride Energiesysteme, aber auch zur Spiegelung zur Verfügung stellen.

Für den internationalen Austausch wurde eine englischsprachige Version des Dokumentes erarbeitet. Dieses findet sich ebenfalls auf dieser Website.

Rückmeldungen zu dem Dokument und dessen Inhalten sind daher sehr gerne willkommen. Richten Sie Ihre Rückmeldung bitte an den Ansprechpartner Bernd Wagner aus der Geschäftsstelle. Die Kontaktdaten finden Sie im rechten Bereich auf dieser Website.

Abbildung Begriffshierachie

The main target of the HybridBOT_FW project is to demonstrate the options to optimise the operation of heat grids as a part of a hybrid energy system. Specifically, this is to be achieved by developing an output-oriented or grid-supporting operation of two existing energy systems, which are physically separate from each other. The first energy system originates from the "electricity" sector (electrical energy systems). The second energy system originates from the "heat" sector (thermal energy systems).

In the context of the research project, various terms are important. The relevant terms are hierarchically related. The figure Hierarchical terms below shows this.

The research partners defined these important terms in the context of the project in a multi-phase process. The definitions help a common understanding, but also a common use of language.

The document "Key definitions of the project" summarizes the definitions in a compact manner. The project partners would like to make these definitions available to the sector by publishing the document as an introduction and basis for discussion on the topic of hybrid energy systems, but also for reflection.

Feedback on the document and its contents is therefore welcome. Please address your feedback to the contact person Bernd Wagner from the office. The contact details can be found on the right-hand side of this website.

Figure Hierarchical terms

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Hauptziel des Vorhabens HybridBOT_FW ist es, die Möglichkeiten der Betriebsoptimierung von Wärmenetzen als Teil eines hybriden Energiesystems aufzuzeigen. Konkret soll dies durch die Entwicklung eines erzeugungsorientierten beziehungsweise netzdienlichen Betriebs von zwei existierenden physikalisch getrennten Energiesystemen erfolgen. Das erste Energiesystem stammt aus dem Sektor “Strom” (elektrische Energiesysteme). Das zweite Energiesystem stammt aus dem Sektor “Wärme” (thermische Energiesysteme).

Für die dabei stattfindende Kopplung des Sektors „Strom“ mit dem Sektor „Wärme“, konkret Fernwärme, als hybrides Energiesystem gibt der Zwischenstandsbericht zur Analyse von hybriden Energiesystemen einen Überblick zu

  • umgesetzten Betriebsstrategien und Geschäftsmodellen im Kontext der Sektorenkopplung oder hybrider Energiesysteme anhand fünf konkreter Projektbeispiele,
  • daraus abgeleiteten Anforderungen, Hemmnissen und Potenzialen sowie
  • aktuellen regulatorischen und technischen Rahmenbedingungen für die Sektorenkopplung.

Ein Ziel des Projektes, ist es, die regulatorischen Hemmnisse weiter aufzuarbeiten. Aufbauend auf dem Zwischenstandsbericht sollen in der weiteren vertiefenden Projektbearbeitung rechtliche sowie technisch-normative Möglichkeiten aufgezeigt werden, um geeignete Rahmenbedingungen für sektorenübergreifende Betriebsstrategien zu schaffen.

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