Large-scale integration of low-grade sources into DH networks through geothermal seasonal storage and heat pumps

InteGradeDH verfolgt das Ziel, die besten Strategien zu ermitteln, die bestehende Fernwärmenetze bei der Umstellung von fossilen Brennstoffen auf nachhaltigere, unabhängige und lokale Energiequellen unterstützen. Hierfür ist die Installation von erneuerbaren Energiequellen und/oder Abwärme im großen Maßstab erforderlich. Diese Umstellung erfordert erhebliche Investitionen und steht vor der Herausforderung eines geringen Wärmebedarfs im Sommer und einer unzureichenden Wärmeversorgung im Winter. Saisonale thermische Speicher werden in Betracht gezogen, um diesen saisonalen Schwankungen entgegenzuwirken, indem überschüssige Sommerwärme für die Nutzung im Winter gespeichert wird.

Aus diesen Gründen konzentriert sich das Projekt auf mitteltiefe Erdwärmesonde, die sowohl als Energiequellen als auch als Speicherlösungen dienen können, sowie die Nutzung von Niedertemperatur-Abwärme in Kombination mit Wärmepumpen-basierten Übergabestationen, um die Wärmerückgewinnung innerhalb bestehender Fernwärmesysteme zu ermöglichen. Durch die Anpassung und Verbesserung der verfügbaren Modelle zur Systemsimulation zielt das Projekt darauf ab, die technische Leistung und Effizienz der Abwärmerückgewinnungslösungen zu bewerten und diese Erkenntnisse in ein umfassendes techno-ökonomisches Modell zu integrieren.

Die Methodik des Projekts wird durch zwei Fallstudien zur Nutzung von Abwärme demonstriert: eine in Göttingen (Deutschland) und eine in Bozen (Italien). Beide Fälle repräsentieren ein signifikantes Potenzial für eine breitere Anwendung

Mehrere Herausforderungen werden durch das Projekt adressiert, darunter:

• Entwicklung eines vereinfachten Modells für mitteltiefe geothermische Systeme, das schnelle Nutzbarkeit und Zuverlässigkeit im Vergleich zu zeitaufwändigen numerischen Modellen in Einklang bringt, was die Simulation multipler Szenarien und die Durchführung von parametrischen Analysen ermöglicht, die sowohl für techno-ökonomische Schätzungen als auch für Planungszwecke von entscheidender Bedeutung sind.
• Optimierung der Betriebstemperaturen und Konfiguration der Wärmepumpen-Platzierung. Die Lösungen werden die optimale Verbindung zwischen Abwärmequellen, Wärmepumpen und dem Fernwärmenetz finden müssen, wobei direkte und indirekte Wärmerückgewinnung ausgeglichen werden soll.
• Verbesserung der Flexibilität sowie Geschäfts- und Preisgestaltungsmodelle, um den Betrieb der Übergabestationen, Strategien der Temperaturreduktion und neue Risiken im Zusammenhang mit der Umstellung auf Abwärmerückgewinnungslösungen zu bewältigen.

Das zweijährige Projekt umfasst drei Forschungseinrichtungen: EURAC (Italien), HAWK (Deutschland) und IVL (Schweden). Die Ergebnisse des Projekts könnten für Stakeholder entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Fernwärme von Interesse sein, einschließlich angewandter Forscher, Wärmeversorger, Stadtplaner, Ingenieure und Investoren.