09. Apr 2018

Rotor einer kältemittelfreien, hocheffizienten ecop Wärmepumpe. Bild: ecop

TU Wien-Studie: Wärmepumpen auch fürs Fernwärmenetz sinnvoll

(ee-news.ch) Mehr Effizienz, weniger CO2: Fernwärme könnte in vielen Fällen noch umweltfreundlicher werden, wenn man zusätzlich Wärmepumpen einsetzt, zeigt eine Studie der TU Wien. In vielen Fernwärmenetzen könnte die Wärmepumpentechnik eine wesentliche Effizienzsteigerung bringen, CO2-Emissionen sparen und durch Nutzen von überschüssigem Strom aus alternativen Quellen das Stromsystem stabilisieren.


Wärmepumpentechnik für die Heizung zu Hause ist längst nichts Ungewöhnliches mehr. Doch für grosse Fernwärmenetze werden Wärmepumpen heute z. Beispiel in Österreich kaum eingesetzt. Ganz im Gegensatz zur Schweiz, wo es bereits mehrere Fernwärmenetzte mit Wärmepumpen gibt. Die Energy Economics Group der TU Wien schloss nun das grossangelegte, vom Klima- und Energiefonds geförderte, Forschungsprojekt „P2H-Pot“ ab, in dem das Potenzial von Wärmepumpen im Fernwärmebereich untersucht wurde. Das Ergebnis: In vielen Fernwärmenetzen könnte die Wärmepumpentechnik eine wesentliche Effizienzsteigerung bringen, CO2-Emissionen sparen und durch Nutzen von überschüssigem Strom aus alternativen Quellen das Stromsystem stabilisieren. Ein Marktanteil in Österreich von Wärmepumpen von 10 bis 30 % bei der Erzeugung von Fernwärme bis zum Jahr 2050 ist für viele Fernwärmenetze realistisch.

Kaltes wird kälter und Warmes wird wärmer
Wenn man kalte und warme Objekte in Kontakt bringt, gleichen sie ihre Temperaturen an. Eine Wärmepumpe hat gewissermassen die Aufgabe, das Gegenteil zu erreichen: Etwas Kaltes – etwa ein kühler Luftstrom – wird noch weiter abgekühlt, dabei wird Energie frei, die man nutzt, um etwas Warmes noch wärmer zu machen. Das kann nach den Gesetzen der Thermodynamik freilich nie ganz von selbst geschehen, es ist nur möglich, wenn zusätzliche Energie aufgewendet wird, etwa in Form von elektrischem Strom. Wärmepumpen liefern dabei eine relativ grosse Wärmemenge mit relativ geringem Aufwand an elektrischer Energie.

So ist es naheliegend, darüber nachzudenken, ob man dieses Grundkonzept nicht auch dort einsetzen könnte, wo gewaltige Wärmemengen für viele Haushalte erzeugt werden müssen – nämlich im Fernwärmenetz. „Es ist klar, dass die CO2-Emissionen im Energiesektor gesenkt werden müssen, und dazu können auch die Fernwärmenetze einen Beitrag leisten“, sagt Gerhard Totschnig von der Energy Economics Group (Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe) der TU Wien. Er leitete ein Forschungsprojekt, in dem zweieinhalb Jahre lang analysiert wurde, ob der Einsatz von Wärmepumpen im Fernwärmebereich Vorteile bringen kann.

„Wir haben unterschiedliche österreichische Fernwärmenetze analysiert und nachgerechnet, ob der Einsatz von Grosswärmepumpen im Zeitraum 2030 bis 2050 technisch und ökonomisch sinnvoll ist“, sagt Gerhard Totschnig. Zu berücksichtigen sind dabei nicht nur die stündlich aufgelöste Simulation der zu erwartenden Effizienzen von Strom zu Wärme, sondern auch Steuern und Netzgebühren und Projektionen über künftige Kosten von Energieträgern und CO2-Emissionszertifikaten. Entscheidend ist auch die Verfügbarkeit von günstigen Niedertemperaturwärmequellen (Rauchgas, Abwärmequellen, Geothermie) und die Konkurrenz zu anderen Wärmequellen in der Region – etwa direkt nutzbarer Hochtemperaturabwärme aus Industrieanlagen oder Müllverbrennungs-KWK-Anlagen. „Aus diesen Gründen hängt die Wirtschaftlichkeit und das Potential von Wärmepumpen von den Gegebenheiten im Einzelfall ab und muss genau durchgerechnet werden“, erklärt Gerhard Totschnig.

Positive Ergebnisse
„Wenn wir Szenarien eines zukünftigen Energiesystems entwickeln, mit hohem Anteil erneuerbarer Energieträger und niedrigen CO2-Emissionen, dann sehen wir, dass Grosswärmepumpen in der Fernwärme einen bedeutenden Marktanteil erreichen können“, ist Totschnig überzeugt. In den meisten Fernwärmenetzen, so ergaben die Analysen, wird ein Einsatz von Wärmepumpen bereits im Jahr 2030 wirtschaftlich sein. Wie stark sie eingesetzt werden, hängt nicht zuletzt davon ab, wie sich die Brennstoff- und CO2-Preise entwickeln, erklärt Totschnig: „Wenn man von einer starken Dekarbonisierung des Energiesystems ausgeht, dann ist ein Anteil der Wärmepumpen an der Fernwärmeerzeugung grossteils zwischen 10 und 30 %, je nach Fernwärmenetz unterschiedlich, im Jahr 2050 zu erwarten.“ Besonders bei grösseren Biomasse-Heizwerken und Biomasse-Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen sind Wärmepumpen eine wirtschaftliche Lösung – ganz speziell in Kombination mit Rauchgaskondensation.

Ein Vorteil des Einsatzes von Wärmepumpen wäre die Stabilisierung des Stromsystems: „Insbesondere in der Übergangszeit und im Sommer würde man Wärmepumpen genau dann einsetzen, wenn billiger Strom zur Verfügung steht. So könnten etwa Überschüsse genutzt werden, wenn Windkraftwerke gerade viel Energie liefern“, erklärt Gerhart Totschnig. So könnte man auch einen wichtigen Beitrag für ein flexibleres, stabiles Stromnetz mit einem hohen Anteil an erneuerbarer Energie liefern.

Zum Studiendownload >>

Text: Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe, Technische Universität Wien

0 Kommentare

Kommentar hinzufügen

Partner

  • Agentur Erneuerbare Energien und Energieeffizienz

Job-Plattform

Suchen Sie einen Mitarbeitenden 
oder eine Stelle? 
Bei uns sind Sie richtig!

Hier geht's weiter >>

Aktuelle Jobs

LeiterIn Strategischer Einkauf 100%

Direkt der Unternehmensleitung unterstellt, verantworten Sie die fachliche, organisatorische und personelle Führung des strategischen Einkaufs mit vier Mitarbeitenden. Die zentrale Aufgabe ist der Ausb...

Ist Ihr Unternehmen im Bereich erneuerbare Energien oder Energieeffizienz tätig? Dann senden sie ein e-Mail an info@ee-news.ch mit Name, Adresse, Tätigkeitsfeld und Mail, dann nehmen wir Sie gerne ins Firmenverzeichnis auf.

Newsletter abonnieren

Follow us

In order to provide the best quality for you, our system uses "cookies", which are stored on your device. Cookies are necessary to identify what information (job advertisement, questionnaire, etc) you have already seen. IP address is used for the same purposes as described above.

When creating a profile, applying to the newsletter, job subscriptions and etc, you agree that the data, which you have entered, will be stored and processed in the system in order to provide services, which you have applied for.

We do NOT sell your personal data to any 3rd party services.

You must be 18 or older years old to use our services. If you are underage, you must have a permission to use our services from your parent or guardian. It is necessary in order to store and process your data.

By continuing to use our services, you agree with the these terms. You can withdraw your agreement at any time, by deleting cookies from your device and by sending request for deleting your data to the administrator.

Close