dies ist die 37. Ausgabe unseres heatbeat Research Newsletters, in dem wir Updates zu kürzlich veröffentlichten Forschungsarbeiten zu den Themen Fernwärme, Fernkälte und Fernwärme- und Fernkälteanlagen geben. In dieser Ausgabe betrachten wir Verbesserungsmöglichkeiten auf der Sekundärseite im Fernwärmenetz. Hierzu ist kürzlich ein Artikel mit dem Titel „A study on how efficient measures for secondary district heating system performance can be encouraged by motivational tariffs“ erschienen.
Fernwärmenetze können gerade durch ihre Transformation hin zu erneuerbaren Energien wie beispielsweise durch Großwärmepumpen, sehr schnell Stadtteile oder ganze Städte dekarbonisieren. Eine wichtige Voraussetzung ist hierbei der effiziente Betrieb des Wärmenetzes, welcher von einer Vielzahl von Faktoren abhängt. Einige Faktoren wie beispielsweise das Rohrnetz, die Netzpumpen, die Wärmeübertrager oder Erzeugereinheiten können hierbei durch den Fernwärmnetzbetreiber kontrolliert und optimiert werden. Andere Faktoren wie ein effizienter Betrieb der Kundenseiten nach den Hausübergabestationen liegen aber häufig außerhalb des Einflussbereichs des Netzbetreibers. Dabei trägt eine effiziente Sekundärseite zur Rücklauftemperatursenkung oder zumindest zur Einhaltung der geforderten Temperaturgrenzen bei und erhöht so, durch geringere Wärmeverluste und eine effizientere Nutzung der zentralen Erzeugung, die Gesamteffizienz des Netzes. Welche Maßnahmen zur Verbesserung der Sekundärseite genutzt werden können und welchen Einfluss hierbei der Fernwärmenetzbetreiber nehmen kann wird im kürzlich erschienen Artikel „A study on how efficient measures for secondary district heating system performance can be encouraged by motivational tariffs“ von Lygnerud et al. diskutiert.
Der Artikel versucht hierbei die zentrale Frage: "Welche Maßnahmen sollten gefördert werden, um die Effizienz der Sekundärseite zu erhöhen?" zu beantworten. Hierzu entwickelte das Forscherteam in einem ersten Schritt ein Preismodell, welches die Möglichkeit berücksichtigt, dass der Energieversorger durch dieses Preismodell die Kunden motivieren kann, die Sekundärseite effizienter auszuführen. Es wird sich an derzeit vorhandenen Preismodellen mit einer solchen motivierenden Komponente orientiert. So werden im Artikel insgesamt 4 gängige Methoden erläutert:
Die Märkte, aus denen diese 4 Methoden zusammengefasst wurden, sind vor allem die etablierten Fernwärmemärkte aus Schweden und Dänemark. An dieser Stelle ist anzumerken, dass in Deutschland diese Form der Tarife nicht so weit verbreitet sind, womit das Potenzial hierzulande noch nicht voll ausgeschöpft ist.
Zur schlussendlichen Bewertung wird eine eigene Tarifzusammensetzung abgeleitet, welche aus einer fixen Tarifkomponente (Grundpreis oder Leistungspreis), einer variablen Tarifkomponente (Verbrauch in MWh) und einer Anreizkomponente (Gutschrift bei effizientem Betrieb) besteht. Dieser wir anschließen mit unterschiedlichen Maßnahmen zur Effizienzsteigerung auf der Sekundärseite untersucht.
Für die Effizienzsteigerung auf der Sekundärseite stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Die im Artikel vorgestellten Möglichkeiten und deren Auswirkung fassen wir im Folgenden kurz zusammen.
Im Wesentlichen untersucht der Artikel die Auswirkungen auf die primärseitige Rücklauftemperatur durch vier Maßnahmen. Eine effizientere Umwälzung mit und ohne Rücklaufbeimischung auf der Sekundärseite, die Nutzung von Niedertemperaturradiatoren mit 55 °C VL und 45 °C RL, die Nutzung eines Trinkwarmwasserspeichers mit und ohne Bypass sowie den Einsatz eines zweiten, parallelen Wärmeübertrags zur Trinkwarmwasserbereitstellung.
Hierbei zeigen die Ergebnisse, dass bereits durch den Einsatz einer variablen Volumenstromregelung auf der Sekundärseite eine Absenkung der Rücklauftemperatur von 3,2 Kelvin erreicht werden kann. Interessant ist auch, dass sich der aufwändige Umbau auf einen zweiten Wärmeübertrager zur reinen Trinkwarmwasserbereitstellung erst ab einer Kombination von 3 Maßnahmen als sehr sinnvoll erweist und hierbei eine Temperaturabsenkung von 15,2 Kelvin möglich ist. In diesem Fall wird die Maßnahme mit Niedertemperaturradiatoren und einer variablen Volumenstromregelung kombiniert.
Außerdem wird die Amortisationszeiten der vorgestellten Maßnahmen ermittelt. Diese wird unter der Annahme, dass die Einsparungen, welche durch die Rücklauftemperatur erzielt werden, direkt an den Kunden weitergegeben werden errechnet. So können je nach Wärmegestehungskosten Amortisationszeiten von 1 -9 Jahren je nach Maßnahmen Kombination erreicht werden.
Zusammenfassend zeigt der Artikel Maßnahmen auf der Kundenseite im Wärmenetz auf, welche zu einer Rücklauftemperaturabsenkung und somit zu einer Effizienzsteigerung im gesamten Wärmenetz führen. Bei einer entsprechenden Vergütung solcher Maßnahmen durch eine variable Gutschrift können Anreize für den Kunden geschaffen werden diese Maßnahmen auch umzusetzen. Der Artikel weist hierbei auch darauf hin, dass bestimmte Maßnahmen wie beispielsweise der Einsatz eines zweiten Wärmeübertragers zur reinen Trinkwarmwasserbereitstellung nur in Absprache und mit Hilfe des Netzbetreibers erfolgen kann. Aus diesem Grund wird empfohlen gleichzeitig eine stärkere Bindung zwischen Energieversorger / Netzbetreiber und dem Kunden aufzubauen. Nur so ist es möglich gemeinsame Lösungswege zu einer effizienteren und nachhaltigeren Energieversorgung umzusetzen.
Der Volltext des Artikels ist hier zu finden: https://doi.org/10.1186/s13705-023-00417-0. Wie immer empfehlen wir den Artikeln in voller Länge.
Die nächste Ausgabe unseres Newsletters erscheint am 6. Dezember 2023. Bis dahin folgen Sie uns gerne auf LinkedIn wo wir kleinere Anwendungsbeispiele und Informationen mit Ihnen teilen.
