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Hochtemperaturwärmepumpen in der Nah- und Fernwärmeversorgung - Technologieperspektive für den kurz und mittelfristigen Einsatz in multivalenten Systemen

Eckdaten
Project duration
Projektbudget Gesamt
177.365,00 Euro
Fördersumme Hochschule
174.140,00 Euro

Projektbeschreibung

Die Energiewende schreitet im Land Schleswig-Holstein, nicht zuletzt aufgrund seiner geografischen Lage, Wirtschafts- und Gesellschaftsstruktur, deutlich voran. Neben dem damit verbundenen Ausbau der Nutzung regenerativer Energien in der Elektrizitätsversorgung stehen auch in der Wärmeversorgung gravierende Strukturveränderungen an. Neben der Möglichkeit, Heizwärme dort zukünftig verstärkt direkt mit Hilfe von erneuerbarer Energie bereitzustellen, liegt derzeit ein besonderer Fokus auf dem sektorkoppelnden Konzept „Power-to-Heat“, das möglichst aus regenerativen Energiequellen erzeugte elektrische Energie zum Heizen einsetzt. Insbesondere wegen ihrer hohen Effizienz kommt der Technologie der Kompressionswärmepumpen eine zentrale Bedeutung zu.

Dabei steht der Einsatz solcher Wärmepumpen in der netzgebundenen Wärmeversorgung, d.h. in Nah- und Fernwärmenetzen im Fokus. Dort können sie gemeinsam mit anderen Erzeugungstechnologien und unter Zuhilfenahme von zentralen thermischen Energiespeichern zur Bedarfsdeckung eingesetzt werden.

Gegenüber dezentralen Wärmepumpen in Einzelhaushalten sind als Vorteile der zentrale Eingriff und die langfristig verwendbare Versorgungsstruktur zu nennen. Allerdings gibt es zum Teil erhebliche technische Unterschiede zwischen Wärmepumpen für den Haushaltsbereich und solchen für zentrale Wärmeversorgungssysteme. Gravierend unterscheiden sich beispielsweise die Temperaturniveaus solcher Wärmepumpen. Das führt auf Seiten der Technologie noch zu weiteren Besonderheiten, die beispielsweise die eingesetzten Arbeitsmedien oder Schaltungen betreffen. Des Weiteren gibt es verschiedene Möglichkeiten der Einbindung in die Versorgungsstruktur. Dabei hat sich bisher noch kein Technologiekonzept eindeutig durchgesetzt.

Das Projekt HTWP untersucht, unter welchen Umständen welche technischen Konzepte zur zentralen Wärmebereitstellung mit Hochtemperaturwärmepumpen in multivalenten Versorgungsstrukturen kurz- und mittelfristig wirtschaftlich attraktiv sind und inwiefern sich dadurch eine ökologisch positive Auswirkung auf das Energieversorgungssystem ergibt.

Dazu werden unterschiedliche technische Konzepte thermodynamisch detailliert abgebildet und unter verschiedenen Randbedingungen im Sinne einer betriebswirtschaftlich optimalen Anlagenfahrweise simuliert. Die Beurteilung der Attraktivität der Konzepte und ihrer Systemwirkung erfolgt auf Basis der daraus ermittelten Betriebs- und der Rahmendaten, die für das umgebende Versorgungssystem sowie die Anlage selbst gelten. Die Bandbreite der durchzuführenden Untersuchungen soll dabei sowohl unterschiedliche Arbeitsmedien und Schaltungen als auch verschiedene Wärmeversorgungssysteme und Szenarien der gesamten Energieversorgung abdecken. Auf diese Weise können solche Technologiekonzepte identifiziert werden, deren Umsetzung für die Akteure besonders attraktiv und damit kurz- und mittelfristig wahrscheinlich ist.

 

Forschungsfelder

  • Energie

Förderung

Arctos Industriekälte

Kontakt