IEA DHC Annex Task Shared 5

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IEA-DHC Annex TS5

Integration von erneuerbaren Energien in bestehende Fernwärme- und Fernkältesysteme

November 2022

Laufzeit: 01.01.2020 - 31.12.2024

Kurzbeschreibung

Der IEA DHC Annex TS5 ist eine internationale F&E-Gruppe unter dem Dach der Internationalen Energieagentur (IEA), die sich mit der Integration von erneuerbaren Energien in bestehende Fernwärmesysteme befasst. Sie wurde im Jahr 2019 aus der Notwendigkeit heraus angestoßen, auch in Fernwärmsystemen eine relevante Erhöhung des Anteils an erneuerbaren Energien zu erreichen und somit eine klimaneutrale Wärmeversorgung von Städten zu ermöglichen. Der IEA DHC Annex TS5 adressiert dabei insbesondere die technischen und organisatorischen Herausforderungen bei der Transformation von Fernwärmesystemen. „Annex TS“ steht hierbei für „Task Shared“: Über eine Laufzeit von 4 Jahren bringen Forschungseinrichtungen der IEA DHC-Mitgliedsländer ihr Wissen und ihren auf nationaler Ebene finanzierten Aufwand in eine thematische Forschungszusammenarbeit ein.

Weitere Informationen und Projektergebnisse: https://www.iea-dhc.org/2019-2024-annex-ts5  

Die Integration von EE und insbesondere deren Kombination mit traditionellen FW-Wärmeerzeugungstechnologien erfordern neue und fortschrittliche technische und betriebliche Konzepte. Gründe hierfür sind:  

  • Wärmequellen mit fluktuierender Erzeugung müssen in FW-Netze integriert werden (Solarthermie, EE-P2H) sowie Wärmeerzeuger mit strommarktabhängigen oder durch diesen beeinflusste Betriebszeiten (KWK, P2H, Wärmepumpen). Für geeignete Betriebskonzepte muss daher das dynamische Verhalten von Wärmeerzeugung und Wärmebedarf berücksichtigt werden.  

  • Wärmespeicher müssen für verschiedene Zwecke integriert werden: kurzfristige Wärmespeicherung, Spitzenverschiebung, langfristige oder saisonale Speicherung von EE, flexibler Betrieb mehrerer Wärmeerzeuger.

  • Die Wärmeerzeugungskapazität von EE-Wärmeerzeugern ist oft geringer als bei traditionellen zentralen fossilen Wärmeerzeugern und erfordert daher den Einsatz mehrerer Erzeuger. Außerdem kann die Verfügbarkeit von EE standortabhängig sein. Daher können Einbindepunkte von EE-Wärme an verteilten Standorten des FW-Netzes liegen und erfordern geeignete Einspeise- und Betriebskonzepte.

  • Die Integration von EE-Wärmequellen und Wärmespeichern erfordert häufig eine optimierte Auslegung und einen optimierten Betrieb des gesamten FW-Netzes, da z.B. die Wirkungsgrade von den Temperaturen und der Hydraulik abhängen und die Betriebsbereiche einiger Technologien begrenzt sind.

  • Parallel zu diesem Prozess sollen Veränderungen bei den Verbrauchern umgesetzt werden, um niedrigere Netztemperaturen und Prosumer-Konzepte in bestehenden FW-Netzen zu ermöglichen. Ändert sich gleichzeitig der Wärmebedarf, kann die Clusterung großer Fernwärmesysteme in temporäre Teilsysteme sinnvoll sein.

  • Darüber hinaus bringen solche Transformationsprozesse auch eine Reihe von organisatorischen Herausforderungen mit sich. 

Der IEA DHC Annex TS5 adressiert die genannten Aspekte und Herausforderungen. Es müssen fortschrittliche technische und betriebliche Konzepte entwickelt und demonstriert werden. Technische und organisatorische Hindernisse für die Anwendung von EE in FW-Systemen müssen erkannt und Lösungen entwickelt werden.  

Die Ziele des IEA DHC Annex TS5 sind:  

  • Erlangen von Wissen über und Entwicklung von verbesserten Lösungen für die technische und betriebliche Integration von EE in bestehende FW-Systeme

  • Bereitstellung von praktischem Know-how über die Entwicklung von EE-FW-Projekten, technischen Lösungen und Business Cases für die FW-Marktakteure

  • Entwicklung und Demonstration innovativer Projekte von FW- und EE-Marktakteuren (sowohl für technische als auch organisatorische Lösungen)

  • Entwicklung fortschrittlicher Instrumente, die nicht-technische Marktbarrieren und Chancen adressieren

  • Etablieren von EE-Wärmequellen als umweltfreundliche und emissionsfreie Wärmeerzeugungstechnologien für den FW-Sektor