Integration einer großen Solarthermie-Anlage und weiterer Effizienztechnologien in das bestehende Fernwärmesystem in der Stadt Kempen sowie Betriebsoptimierung des Gesamtsystems durch intelligente selbstlernende Regelungsverfahren
Ansprechpartner: Benedikt Müller
Laufzeit: 2021 – 2028
Fördergeber: öffentlich finanziert vom BMWK
Partner: Stadtwerke Kempen
Kurzbeschreibung:
Der bisherige Standard in deutschen Nah- und Fernwärmenetzen ist die Einspeisung von Wärme aus gas- oder kohlebetriebener Kraft-Wärme-Kopplung. Kohle als Energieträger wird auslaufen. KWK verliert seine unverhältnismäßig großen rechnerischen Vorteile, die teils zu Primärenergiefaktoren von Null bis unter Null führen. Das neue, verabschiedete GEG Gebäudeenergiegesetz enthält erste Schritte dahin, wobei langfristig eine Ablösung des AGFW- bzw. Stromgutschriftverfahrens durch das CARNOT-Verfahren zu erwarten ist. Als Antwort auf die Probleme der fossilen Energieträger und aus Gründen des Klimaschutzes nimmt die Wärmeeinspeisung aus erneuerbaren Energien zu, was Betreiber von Nah- und Fernwärmenetzen aufgrund der volatilen erneuerbaren Energien vor Herausforderungen stellt. Die Wärmeeinspeisung aus erneuerbaren Energien macht die Nutzung von Backup- und Speichersystemen notwendiger denn je. Solche multivariant gespeiste Nah- und Fernwärmenetze sind aufgrund der Vielzahl an Komponenten deutlich komplexer als bisherige Netze. Dies lässt die Ansprüche an die Planung und Steuerung erheblich steigen.
Vor diesem Hintergrund möchten die Stadtwerke Kempen einen maßgeblichen Beitrag zu einer klimaneutralen Energieversorgung der Kleinstadt Kempen am Niederrhein leisten. Sie sind bereits 2019 mit dem Bau einer multivarianten Nahwärmeversorgung im Neubaugebiet „Auf dem Zanger“ in Kempen mit dem Projekt BestHeatNet betreut durch das ZIES in die Zukunft geschritten. Als nächsten Schritt planen die Stadtwerke Kempen das bestehende Kempener Fernwärmenetz mit einem aktuellen jährlichen Wärmebedarf von 120 GWh zu modernisieren. Zunächst steht die Integration eines hohen erneuerbaren Wärmeanteils durch die Einbindung einer solarthermischen Anlage mit einer Kollektorfläche von ca. 30.000 m² und einem Speichervolumen von ca. 10.000 m³ die bislang größte solarthermische Anlage Deutschlands am Einspeisepunkt „Von-Ketteler-Straße“ im Fokus.
Das grundsätzliche Ziel des Projektes „Solare Fernwärme Kempen“ ist die optimierte Integration des oben genannten großen solarthermischen Systems in Verbindung mit weiteren Effizienztechnologien in ein bestehendes Fernwärmenetz mit angeschlossenen Bestandsgebäuden wie in Kempen sowie die praxisnahe Entwicklung und Erprobung eines intelligenten Optimierungs- und Regelungsverfahrens für das Gesamtsystem. Die Herausforderung dabei ist die regelungstechnische Kombination der neuen Technologien auf Basis erneuerbarer Energie mit mehreren Bestandswärme/-stromerzeugern im Fernwärmenetz bei gleichzeitiger Steigerung der Energieeffizienz, der Wirtschaftlichkeit und der Systemdienlichkeit. Die hierzu benötigte Flexibilität bringen die vorhandenen Bestandserzeuger teils bereits mit. Zusätzlich wird untersucht, inwieweit die Integration weiterer Technologien das Fernwärmesystem unter ganzheitlichen Bewertungsmethoden verbessern kann.
Veröffentlichungen:
