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Simulationsbasierte Optimierung energieeffizienter Wärmenetze in Ludwigsburg

EnEff:Wärme - Forschung für energieeffiziente Wärme- und Kältenetze

Verlegung der Erdsonden

© Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim

Projektsteckbrief

Projektstatus Projektstatus: Phase 2Planung
Standort des Netzes Ludwigsburg-Sonnenberg
Standort der Kommune 71638 Ludwigsburg, Baden-Württemberg
Träger Hochschule für Technik Stuttgart (HfT), Ludwigsburger Energieagentur (LEA)
Netzbetreiber Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim
CO2-Emissionen 499 t/a
Projektthemen

Projektbeschreibung

Das Hauptziel des Forschungsvorhabens ist die Weiterentwicklung einer Simulationsumgebung zur effizienten Integration dezentraler erneuerbarer Wärmequellen in bestehende und geplante Wärmenetze. 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.

Bilanzierung/Optimierung

Bilanzziele sind die Verbesserung des Primärenergiefaktors und die nachhaltige Reduzierung der CO2-Emissionen.

Evaluierung

Für die Dauer des Projekts, d.h. bis September 2014, erfolgt ein intensives Monitoring des LowEx-Wärmenetzes in Ludwigsburg-Sonnenberg.

Kenndaten Wirtschaftlichkeit

vorher nachher Einheit
Investitionen gesamt   1.872.324,00 Euro
Betriebskosten gesamt   41.166,00 Euro/a

Kenndaten Nachhaltigkeit

vorher nachher Einheit
Primärenergiefaktor 0,76