Einsatz von Wärmepumpen für die Transformation von Wärmenetzen - Energiewirtschaftliche Bewertung, Planung, Umsetzung und Betrieb

In der Regel werden kleine und mittlere Bestandsfernwärmenetze im Leistungsbereich zwischen 300 kW bis 10 MW auf Basis von BHKW versorgt. Geplant und betrieben werden diese Wärmenetze von Planungsbüros und Energieversorgern unterschiedlicher Größe - in vielen Fällen von mittleren und kleineren Unternehmen. Neben der einfachen aber begrenzten Umstellung auf Bioerdgas ist die Umstellung der Erzeugung auf Wärmepumpen oder hybride Systeme ein zentraler Ansatz, um die in den kommenden 15 Jahren notwendige Transformation zu einer CO₂-freien Versorgung umzusetzen. Aufgrund typischer Betriebsgrößen kann der Aufbau von technischem und planerischem Know-How nur durch eine Systematisierung und Standardisierung dieser Planungs- und Umstellprozesse gelingen. Es werden zwei Entwicklungsziele verfolgt:

• Konzeption von Wärmenetzen mit Wärmebereitstellung durch Wärmepumpen
• Planungsprozess und Unterstützung der Umsetzung.

Es werden Transformationsstrategien und Lösungen für typische Bestandswärmenetze entwickelt und systematisch hinsichtlich technischer Machbarkeit, CO₂-Minderung und energiewirtschaftlicher Umsetzbarkeit bewertet. Ein Fokus richtet sich auf Hybridsysteme vs. monoenergetische Systeme. Zur Unterstützung des Planungsprozesses und der technischen Realisierung wird ein digitales Planungswerkzeug erstellt, das die Wärmeversorgung einer Vielzahl von Verbrauchern über ein Wärmeverteilnetz und das Zusammenspiel verschiedener Wärmeerzeuger in einer hybriden Erzeugungsanlage ganzheitlich und dynamisch betrachtet. Das Werkzeug soll während der Planungsphase, bei der Erstellung der Systemsteuerung und bei der Optimierung der Betriebsführung eingesetzt werden. Die im Vorhaben untersuchten Lösungsoptionen werden anhand von Praxisbeispielen erprobt. Dazu werden in engem Austausch mit den Praxispartnern mehrere Pilotanwendungen planerisch entwickelt, um die Umsetzung der identifizierten Lösungskonfigurationen in der Praxis vorzubereiten und für eine breite Anwendung entsprechend aufzubereiten. Die Ergebnisse fließen in die aufgestellte Lösungssystematik ein.