„nachhaltige technologien 01 | 2022"

Abwärmenutzung und Power-to-Heat in Fernwärmenetzen - Eine Fallstudie aus Schweden Monica Arnaudo, Monika Topel er Kampf gegen den Klimawandel erfordert eine signifikante Reduzierung der CO 2 -Emissionen. In und um Städte werden 75 Prozent der weltweiten CO 2 - Emissionen in die Atmosphäre freigesetzt. Somit ist es von großer Bedeutung, hier konkrete Umsetzungen zu erreichen. Rund 80 Prozent des Wärmebedarfs in Stockholm wird durch Fernwärme gedeckt. Das Netz basiert auf der etablierten Technologie der 3. Genera- tion, mit Vorlauftemperaturen zwischen 70 °C und 110 °C (High Temperature District Heating - HTDH). Netze mit niedrigeren Temperaturen (Low Temperature District Heating - LTDH) ermöglichen die Integration von Ab- wärme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus. Das Potenzial von Abwärmenutzung zur Verbesserung der Umweltauswirkungen eines LTDH-Teilnetzes wurde in Vorstudien aufgezeigt, wobei die erreichbare CO 2 - Reduktion in der Größenordnung von 10 Prozent lag. Dieses ermutigende Ergebnis zeigt eine Richtung für weitere Maßnahmen auf. Integration der Abwärme eines Supermarkts Die vorliegende Studie untersucht die Nutzung der Abwärme einer lokalen Quelle (Supermarkt), um den CO 2 -Fußabdruck der Fernwärmeerzeugung insgesamt zu reduzieren. In einem Supermarkt ist das Kühlsys- tem bzw. dessen Rückkühlung die relevante Quelle für ein Fernwärmenetz. Dabei wird überschüssige Wärme abzüglich des internen Wärmebedarfs, die von den Kältemaschinen erzeugt wird, in das Fernwärmenetz eingespeist. Der Supermarkt trägt dazu bei, den Ein- D satz von umweltschädlichen und teuren zentralen Heizkesseln des lokalen Netzes zu verringern. Gleich- zeitig kann das Unternehmen dank der Ressource Abwärme, die sonst ungenutzt emittiert würde, ein zusätzliches Einkommen generieren. Von hoher Relevanz sind außerdem die Synergien, die ein integriertes Erdwärmespeichersystem zusam- men mit dem CO 2 -Kältesystem des Supermarkts dem Unternehmen bieten kann. Dieser Speichertechnolo- gietyp weist eine höhere Flexibilität bei unterschied- lichen Wärmebedarfstemperaturen und eine größere Heizkapazität als herkömmliche Speicher auf. Der Erdwärmespeicher schafft eine Reservekapazität und ist so dimensioniert, dass er im Sommer eine Kühlung des Supermarkts ermöglicht. Die interne Wärmelast des Supermarkts ist auch im Winter relativ gering. Dadurch kann das Fernwärme- netz die anfallenden Abwärmekapazitäten zu einem Großteil nutzen, womit wiederum positive wirtschaft- liche Effekte für den Supermarkt erzielt werden kön- nen. Diese Lösung erfordert jedoch einen zusätzlichen Strombedarf, insbesondere imZusammenhangmit der Wärmeentnahme aus dem geothermischen Speicher. Dieser Anwendungsfall eignet sich gut für eine Pow- er-to-Heat-Strategie. Das dahinterstehende Konzept besagt, dass der Stromverbrauch in Zeiten verlagert werden sollte, in denen der Anteil der erneuerbaren Energien im Versorgungsmix hoch ist. Umgekehrt sollte der Stromverbrauch minimiert werden, wenn Strom aus erneuerbaren Quellen knapp ist. Foto: unsplash.com 21 20 FLEXIBILISIERUNG INDUSTRIELLER ENERGIESYSTEME