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Simulationsbasierte Optimierung energieeffizienter Wärmenetze für das EnEff:Stadt-Projekt Ludwigsburg Grünbühl/Sonnenberg

EnEff:Wärme - Forschung für energieeffiziente Wärme- und Kältenetze

Verlegung der Erdsonden

© Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim

Projektsteckbrief

Projektstatus Projektstatus: Phase 3Realisierung
Standort des Netzes Ludwigsburg
Standort der Kommune 71638 Ludwigsburg, Ludwigsburg/Stuttgart, Baden-Württemberg
Kommune in Zahlen 43,33 km², 88.673 Einwohner (Stand: 31.12.2011)
Träger Hochschule für Technik Stuttgart (HfT), Ludwigsburger Energieagentur (LEA)
Netzbetreiber Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim
Erzeugung BHKW + Wärmepumpe + Gaskessel
Heizungssysteme Neubaugebiet mit Nahwärme KWK
Netzlänge 1.205 km
CO2-Emissionen 499 t/a
Wärme-/Kälteabnehmer 25
Projektthemen

Projektbeschreibung

Das Hauptziel dieses Vorhabens ist die Weiterentwicklung einer Simulationsumgebung zur effizienten Integration dezentraler erneuerbarer Wärmequellen in bestehende und geplante Wärmenetze. Teilergebnisse dieses Vorhabens werden an einem realen Wärmenetz im Stadtteil Sonnenberg der Stadt Ludwigsburg umgesetzt. Mit dem Programm wird der Frage nachgegangen, welche Technologien der erneuerbaren Wärmeversorgung in welchen Infrastrukturen (Netze) und mit welchen Betriebsstrategien erfolgreich eingesetzt werden können. Der Erfolg einer Strategie wird an der Erreichung vordefinierter Zielwerte für Wärmeverluste, Jahresgesamtkosten und umweltschädliche Emissionen gemessen.

Konzept

Verschiedene erneuerbare Energiequellen wurden zur Abdeckung der Grundlast in Nahwärmenetzen eingesetzt (Geothermie, Biomasse, Pellets). Solarthermisch unterstützte Versorgungsnetze sind ebenfalls Stand der Technik. Sowohl die direkte (ohne Zwischenspeicherung) als auch die indirekte (mit saisonalen Speichern) Nutzung der Solarenergie bildete den Schwerpunkt von vielen Projekten im europäischen Raum.

Die  dezentrale Versorgung kleinerer und entfernter Gebiete und die Bildung sogenannter Mikronetze gewinnen ständig an Bedeutung, weil die Erschließung solcher Gebiete durch die Erweiterung von bestehenden Wärmenetzen oft unwirtschaftlich ist. Mit steigenden Energiestandards und dadurch sinkenden Wärmeverbräuchen von Neubauten besitzen vor allem Verbraucher mit eigenen erneuerbaren Energiequellen immer mehr Überschuss an Wärme. Das Interesse an einer Wärmeeinspeisung ins Netz wuchs unter diesen Bedingungen sehr stark.

Das Vorhaben gliedert sich in einen theoretischen und praktischen Teil. In der ersten Phase werden Modelle für die einzelnen Komponenten im Netz weiterentwickelt (Leitungssystem, Verbraucher, verschiedene Wärmequellen). Sie werden miteinander gekoppelt und für dynamische Simulationen eingesetzt. Ein Kalkulationstool wird parallel zu der thermohydraulischen Modellentwicklung aufgebaut. In der praxisintensiven Phase wird eine Testumgebung für Wärmenetze am Institut konstruiert. Am realen Wärmenetz in Ludwigsburg wird nach Möglichkeit ein zuvor simuliertes Konzept zur dezentralen Wärmeeinspeisung umgesetzt.  Eine betriebsbegleitende bzw. betriebsüberwachende Simulation dieses Netzes wird ebenfalls realisiert.

Finanzierung

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen der BMWi-Forschungsinitiative EnEff:Wärme und durch Eigenbeteiligung der Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim finanziert.

Realisierung

Bereits 20 Gebäude gebaut und am Nahwärmenetz angeschlossen. 

Bilanzierung/Optimierung

Verbesserung des Primärenergiefaktors, Reduzierung der CO2 Emissionen. Statische Betriebsoptimierung des Netzes.

Evaluierung

Monitoring LowEx Wärmenetz in Ludwigsburg Sonnenberg geplant und bestellt. Erste Monitoringdaten werden im Sommer/Herbst 2013 erwartet.

Kenndaten Energie

vorher Potenzial nachher Einheit
Netz-Vorlauftemperatur   70,00   °C
Netz-Rücklauftemperatur   40,00   °C

Kenndaten Wirtschaftlichkeit

vorher nachher Einheit
Investitionen gesamt   1.872.324,00 Euro

Kenndaten Nachhaltigkeit

vorher nachher Einheit
Primärenergiefaktor 0,76  
  • Zu diesem Projekt gibt es das BINE-Projektinfo 04/2015 "Nahwärmenetz verbindet Neubau- mit Bestandsquartier"