ENA - Energieleitplanung zur netzgebundenen Abwärmenutzung

Abstract

Im ENA-Vorhaben wurden in Zusammenarbeit mit lokalen Praxispartnern aus Industrie, Energieversorgungsunternehmen / Netzbetreibern und Kommunen an zwei Industriestandorten in Krefeld und in Osnabrück die Potenziale zur Nutzung von Abwärme in Wärmenetzen untersucht. Die Ergebnisse der F&E-Arbeit im Projekt umfassen die systematische Beschreibung der Methodik der Abwärmepotenzialanalyse, von Ansätzen zur Entwicklung gebäudescharfer Wärmebedarfsmodelle inklusive einer Einordnung von Datenanforderungen und Datenverfügbarkeit und der ökologischen Bewertung von Netzkonzepten. Darüber hinaus wurde ein Plugin zur automatischen Erstellung stundenscharfer Lastprofile des Wärmebedarfs aus gebäudescharfen jährlichen Bedarfs-/Verbrauchsdaten für die kostenlose GIS-Software Quantum GIS entwickelt. Zudem wurde ein Steckbrief zur Erfassung und zur fortlaufenden Dokumentation der Parameter einzelner Abwärmequellen im Austauschprozess mit den beteiligten Akteuren erstellt und eine Kriterienliste für die Auswahl von Anschlussnehmern und die Trassenführung für neue Wärmenetze entwickelt. Die Anforderungen der Akteure an Projekte zur netzgebundenen Abwärmenutzung wurden verallgemeinert aufbereitet. Die Ergebnisse zeigen, dass industrielle Abwärme eine wichtige Wärmequelle für den Aus- oder Neubau von Wärmenetzen sein kann. Die verfügbaren Kapazitäten innerhalb der Industrieunternehmen und die Priorisierung von Projekten zu außerbetrieblichen Abwärmenutzung sind jedoch sehr begrenzt. Hier besteht Bedarf an systematischer, externer Beratung für eine fundierte Bewertung von Abwärmepotenzialen, die durch die Anforderungen der EU-Energieeffizienzrichtlinie bzw. durch das Energiedienstleistungsgesetz und das Energieeffizienzgesetz gestärkt werden. Methodisch eignen sich Input-Output-Bilanzen auf verschiedenen Ebenen (Werksteilen / Anlagen) und immer ein fachbezogener Austausch mit Unternehmensvertretern auch zur Einordnung zukünftiger Entwicklungen bei einer Quantifizierung von Abwärmepotenzialen. An den untersuchten Standorten konnten mit vorhan-denen Daten, ergänzt zum Teil durch modellbasierte Ansätze stundenscharfe Profile des Abwärmeangebots für die Entwicklung von Wärmenetzkonzepten erstellt werden. Für die netzgebundene Nutzung spielte niedriger temperierter Abwärme aus Abwasser oder Kühltürmen (<40°) an den untersuchten Industriestandorten eine wichtige Rolle. Für die Verteilung der Wärme in Bestandsquartieren wurde in den Netzkonzepten immer eine Temperaturerhöhung durch elektrische Wärmepumpen angesetzt. Der Vergleich verschiedener simulierter Varianten der Netzauslegung mit verschiedenen Maximaltemperaturen (70°C, 80°C, 90°C) des Vorlaufs zeigte in dieser Konstellation keine eindeutigen wirtschaftlichen Vorteile niedrigerer Maximaltemperaturen. Energieversorgungsunternehmen sehen sich in der Rolle Wärmenetzprojekte zu entwickeln und technisch-wirtschaftlich zu bewerten. Auch hier sind jedoch die personellen und finanziellen Ressourcen begrenzt. Ohne externe Finanzmittel und ggf. Umlageverfahren wird die Umsetzbarkeit neuer Wärmenetzprojekte in der Breite als schwierig bewertet. In Bezug auf die ökologische Bewertung ist eine prospektive Quantifizierung (Zeitpunkt in fünf Jahren, als Approximation eines zukünftigen Betriebszeitpunkts) der Treibhausgasemissionen in CO2-Äquivalenten inklusive Vorkette angewandt worden. Auf dieser Ebene konnten die entwickelten Netzkonzepte signifikant niedrigere THG-Emissionen im Vergleich zur bestehenden Versorgung der Bestandsgebäude über dezentrale Erdgas-Kessel verzeichnen. Wichtig ist die normative Bewertung einzelner Abwärmeströme hinsichtlich ihrer Unvermeidbarkeit und damit THG-Neutralität. Dies betrifft zum Beispiel Überschuss-Dampf, der bei spontanen Produktionsunterbrechungen an einer Energieerzeugungsanlage abgeblasen wird und aktuell im Kontext der Bundesförderung effiziente Wärmenetze nicht als unvermeidbar anerkannt werden würde. Die Datenverfügbarkeit für Wärmesenkenanalysen ist verbesserungsbedürftig. Hier sollte im Zuge der kommunalen Wärmeplanung lokale Gebäudedatenbanken mit einer energetischen Typisierung, einer Zuordnung der Energiebezugsfläche und des Baualters basierend auf den amtlichen Gebäudedaten aufgebaut werden und restriktive Datenschutzvorgaben zum Zweck der Planung (Aggregationspflicht von Verbrauchsdaten im Wärmeplanungsgesetz) angepasst werden. Eine Nutzung der ID der amtlichen Hausumringe und der ID der Hauskoordinaten (Adressbezug) in Fachdatensätzen – z.B. den Abrechnungssystemen leitungsgebundener Energieträger Strom, Gas, Fernwärme könnte hier ein Ansatz sein. Im gewerblichen Bereich mit komplexeren Anwendungsbilanzen von Energie (KWK-Prozesse, Prozesswärme) sollten unter Einbeziehung der Stakeholder Datenebenen aufgebaut werden. Eine freiwillige Umfrage konnte im Projekt trotz Kooperation mit einer lokalen Industrievereinigung kaum Rücklauf erzielen. Datei-Upload durch TIB