Innovationsfonds
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DaS inov BHKW

Machbarkeitsstudie zur Optimierung von Bau- und Einsatzplanung von BHKW im Kontext regionaler Einsatzfelder, mit zur Hilfenahme von unterschiedlichen Datenquellen.

Die intelligente Steuerung von einem BHKW für eine immer bessere Wärmeprognose durch Integration strommarktoptimierter Erkenntnisse ist kein neues Themenfeld in der Energiebereitstellung. Viele Projekte befassen sich mit der Frage, wie man solche Anlagen flexibilisieren und aufschalten kann. Dabei liegt der Fokus trotz Mechanismen wie dem Zusammen-nehmen von kleineren Verbrauchseinheiten zu virtuellen Kraftwerken auf überregionalen Marktstrukturen und kumulierten Mengengerüsten. Doch das Energiesystem wandelt sich hin zu dezentralen Energiezellstrukturen und Direktvermarktungsmechanismen. Nach heutigem Stand sind diese noch nicht wirtschaftlich. Je dezentraler sich das Energiesystem unserer Zukunft gestaltet, desto mehr rücken Kleinstanlagen und Quartierskonzepte in den Fokus. Bis jetzt adressiert der Markt diese nicht. Je kleinteiliger die Strukturen werden, desto weniger greifen die Standardlastprofile und müssen folglich durch individualisierte bzw. flexibilisierte Verbraucher- oder Prosumerlastprofile ersetzt werden. Damit steigt die Komplexität der Wärmeprognose für die Beschaffung bei gleichzeitiger Gewährleistung der Wärmegarantie und dem Betrieb der Anlagen im wirtschaftlichen Optimum. Ausgehend von der gesetzlichen Anpassung des Produkts der Betriebskostenabrechnung, die dazu führt, dass es zu einer deutlichen Steigerung der Datengranularität durch Fernauslesung von Verbräuchen kommt, stellt sich die Frage, ob diese einen elementaren Baustein bei der Umsetzung von Marktme-chanismen im regionalen Kontext liefert. Im Rahmen dieses Projekts möchte das Team in einer Machbarkeitsstudie untersuchen, ob es möglich ist, auf Basis unterschiedlicher Daten-quellen (Verbrauchsdaten, Wetterprognose, BHKW-Betriebsdaten, …) die Bau- und Einsatzplanung von BHKW im Kontext regionaler Einsatzfelder zu optimieren. Konkret sind z.B. die Absicherung der Verfügbarkeit von Wärme sowie die Erhöhung der Auslastung der Anlage denkbar. Gleichzeitig fließen Erfahrungen der Planungsstelle für BHKW (badenovaWÄRME-PLUS) und Ergebnisse aus der strommarktorientierten Beschaffung (badenova) in den Algorithmus mit ein. Ziel des Projektes ist es, in kleinen Iterationszyklen und stetigen Tests in Feldversuchen die Erkenntnis für eine Entscheidung über die Investition und Entwicklung einer datengetriebenen Dienstleistung zu gewinnen.

Projektdaten

Projektnummer 2020-09
Projektart Forschung und Studien
Projektträger E-MAKS GmbH & Co. KG
Laufzeit 01.07.2019 - 31.07.2021
Zuschuss 150.000€

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Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Solare Fernwärmeversorgung Freiburg Gutleutmatten
Freiburg

Solare Fernwärmeversorgung im Neubaugebiet Freiburg Gutleutmatten

Energieeffiziente Neubauten verbrauchen im Sommer kaum Heizenergie; der größte Posten für die Wärmeversorgung ist dann das Warmwasser. Das Freiburger Neubaugebiet Gutleutmatten kombiniert deshalb den Anschluss ans Fernwärmenetz mit solarthermischen Anlagen auf allen Gebäuden mit ihren etwa 500 Wohneinheiten. Diese Kombination bietet etliche Vorteile, wird aber bisher selten zusammen eingesetzt. Das Projekt der badenova WärmePlus zeigt jetzt Wege auf, Fernwärme und Solarthermie effizient miteinander zu verknüpfen. Je weniger Wärme die Wohneinheiten aus dem Fernwärmenetz beziehen, desto höher ist der relative Wärmeverlust im Netz. Deshalb schaltet das innovative System, gesteuert von einer zentralen Anlage, je nach Bedarf, das Wärmenetz ab und auf Wärme aus den etwa 40 Solaranlagen mit 2000 Quadratmetern Kollektorfläche um. Um den Wechsel zwischen beiden Systemen störungsfrei und energieeffizient durchzuführen ist eine besondere Regelstation nötig. Diese stellt sicher, dass Restwärme optimal genutzt wird und gleicht Druck- und Temperaturunterschiede aus, indem sie beispielsweise die Rohrleitungen nach einer Passivphase langsam wieder anwärmt. Auch die konsequente Ausstattung aller Gebäude mit Solaranlagen stellt die Planer vor eine Herausforderung. Hohe und schmale Gebäude beispielsweise haben nur wenig Dachfläche im Verhältnis zu ihrem Wärmebedarf. Mehrere Optionen ermöglichen es, auch diese Gebäude im Sommer allein mit Solarwärme zu versorgen: Hochwertigere Kollektoren bieten einen höheren Solarertrag, zusätzliche Wärme könnte über das vorhandene Netz von anderen Gebäuden bereitgestellt werden oder ein Durchlauferhitzer den restlichen Wärmebedarf decken. Das Projekt prüft, welche dieser Alternativen technisch, wirtschaftlich und ökologisch am sinnvollsten sind. Außerdem testen die Planer unterschiedliche zentrale und dezentrale Anlagen, um das Warmwasser möglichst effizient konstant auf die erforderlichen 60°C aufzuheizen. Gegenüber einer Fernwärmeversorgung ohne Solaranlagen spart das Projekt pro Jahr etwa 800 MWh an Energie oder 42 Tonnen CO2 ein. Mit Führungen und Informationsveranstaltungen stellen badenova Wärmeplus und der Forschungspartner Fraunhofer ISE die Anlage und Forschungsergebnisse vor. Das Projekt zeigt damit Wege auf, bestehende Fernwärmenetze mit Solarthermie zu kombinieren und so dem Ziel einer klimaneutralen Wärmeversorgung näher zu kommen.

Studie zu den Abwasserwärmepotenzialen in Freiburg
Freiburg

Energie aus warmem Abwasser

Warmes Abwasser aus Industrie und Haushalten in die Kanalisation zu leiten verschwendet Energie. Außerdem trägt es dazu bei, das Grundwasser zu erwärmen, was für die Ökosysteme problematisch ist. Deshalb ist es sinnvoll, die restliche Wärme energetisch zu nutzen. In Kombination mit einer gasbetriebenen Wärmepumpe kann ein in die Rohre eingebauter Wärmetauscher die Energie zurückgewinnen, beispielsweise um Gebäude mit Grundwärme zu versorgen. Die Energie ins Fernwärmenetz einzuspeisen oder zum Kühlen zu nutzen sind weitere Optionen. Für Freiburg untersuchte Badenova wie effizient dieses ‚energetische Recycling’ ist. Dafür werteten sie die Daten des Freiburger Kanalnetzes aus. In Freiburg sind demnach 31 Kilometer Kanal gut und weitere 33 Kilometer eingeschränkt nutzbar. Kanalwärme eignet sich am besten für Systeme, deren Heiztemperatur nah am Wärmeangebot liegt wie beispielsweise bei Fußbodenheizungen. Weil dann viel Wärme anfällt, wenn auch der Verbrauch groß ist, liefert das Konzept kontinuierlich Energie. Gerade für Kommunen, die ohnehin erwägen, ihre Kanäle zu sanieren, lohnt es sich Wärmetauscher miteinzurechnen. Auch sonst, so das Ergebnis der Studie, müssen viele Faktoren zusammenkommen, damit es sich im Vergleich zu anderen regenerativen Energiequellen lohnt, Kanalwärme zu nutzen. Als problematisch stellte sich heraus, dass sich im Laufe der Zeit ein isolierender Biofilm auf den Wärmetauschern ablagerte. Die jährliche Kanalreinigung entfernte ihn aber effizient. Auch rechtliche Fragen kamen auf: Als Entsorger sind die Gemeinden Eigentümer des Abwassers und der darin enthaltenen Wärme. Auch deshalb empfiehlt die Freiburger Studie Wärmetauscher bei Kläranlagen zu nutzen. Ergänzt durch ein Projekt zum Kanalwärmepotential in Offenburg, erstellten die Experten ein Informationssystem zum Freiburger Potential.

Entwicklung eines Standardreglers für solar gestützte Klimaanlagen
Freiburg

Standardregler für solarbetriebene Klimaanlagen

Solargestützte Klimaanlagen sparen gegenüber Kompressionskältemaschinen etwa ein Drittel der Primärenergie ein und verwenden darüber hinaus keine klimaschädlichen Kältemittel. Technisch bereits marktreif, liegen die Kosten noch über denen herkömmlicher Kompressionskühlanlagen. Der von der Freiburger PSE GmbH in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) entwickelte Standardregler SolCoolControl soll den Preis mindern, indem er bei allen gängigen Systeme dabei hilft, Solaranlagen besser zu steuern und zu lüften. Die Forscher verbesserten Hardwarekomponenten wie Platinen und Sensoren und testeten das Model nach Simulationen am Rechner am Teststand des ISE. Über das Internet bedienbar, verfügt die Software für den Regler über eine Programmieroberfläche, welche die Funktionen visualisiert. Außerdem erstellte PSE ein Pflichtenheft, das beispielsweise Schnittstellen zwischen Regler und System definiert. Im Anschluss an das Projekt zeigt der neue Regler in einer Demonstrationsanlage in Griechenland, was solar gestützte Klimaanlagen inzwischen leisten.