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7/8 | 2013

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Schematische Darstellung

Schematische Darstellung des Augsburger Systems mit mobilem Latentwärmespeicher. Bild und Grafik: bifa sein. Nach kurzem Lkw-Transport wird derContainer mit wenigen Handgriffen an eine Entladestation derzubeheizenden Immobilie angeschlossen und gibt hierfür Stunden Wärme an das Heizsystemab. Betrieb unter wirtschaftlichen Bedingungen Bisher gab esverschiedene Pilotprojekte, bei denen jeweils der Containerherstellerbeteiligt warund die letztlich zur Entwicklung der Technologie dienten. Mitte 2012 startete im Neckar- Odenwald-Kreis ein gefördertes Demonstrationsvorhaben mit der gleichen Technik.SeitAnfang Januar dieses Jahres läuft nun die erste kommerzielle Umsetzung einesmobilen Wärmetransports von der AVAGmbH zum Schulzentrum in Friedberg. Kommerziell, da die Containervom Herstellerabgekauft wurden, sowohl derWärmeerzeuger als auchder Wärmeabnehmer ohne Förderung in die Umsetzung investiert haben, und die Umsetzung für beide Partner wirtschaftlich konzipiert ist. Das Unternehmen LaTherm hat als Patentinhaber undSystemanbieterdie Container geliefert. Technikteams des Landkreises und der AVA haben mit dieser Unterstützung an derSteuerung und Regelung gearbeitet, um die Containeroptimal mit Wärme zu füllen und maximal entleeren zu können. Das System deckt die Grundlast der Gebäudeheizung ab, steht also in Kombination mit einerherkömmlichenHeizung, die Spitzen abfängt und für Redundanz sorgt. Mit jeder Lieferungwerdenbis zu 2300 Kilowattstundentransportiert. Wenn morgens die Container volle Leistung bringen, dann haben bei etwa 0°C Außentemperatur die Gasbrenner des Gebäudekomplexes schon mal Pause. Zwei Schulen samt Erweiterungsbauten, zwei Sporthallen und ein Schwimmbad werden mit der mobilen Wärme geheizt. Von Januar bis März dieses Jahres wurde über die Hälfte des Wärmeverbrauchs der Immobilien durch Abwärme gedeckt. Indieser Zeit konnten 5000 Kubikmeter Gas gespart und damit 10 000 kg Kohlendioxid (CO 2 ) vermieden werden. Gegenzurechnen ist der Transport per Lkw, dernur 200 bis500 kg CO 2 erzeugt. Potenziale des Systems Die Potenziale des leitungsungebundenen Wärmetransports liegen inder Fähigkeit, regionale Wärmequellenund Wärmesenken unterschiedlicher Art sinnvoll über ein Logistikkonzept zu verknüpfen. Angebot und Nachfrage können exakt aufeinander abgestimmt werden,was eine hohe Energieeffizienz ermöglicht. Der Transport von Wärme mittels Latentwärmespeicher kommt allerdings nur dort inBetracht, wo es keine direkte Nutzung von Wärme an der Erzeugungsanlage gibt. Weiter sind bei derErzeugungsanlage und beimAbnehmer die Temperaturniveaus und Lastgänge genau zu prüfen – und es muss eine vertretbareDistanz zwischen beidenliegen. Oftmals bieten sich anstehende Heizungserneuerungen oder Immobilienerweiterungen dazu an, die Teilversorgung über mobile Systeme zuprüfen. Meistist dabei aucheine Anpassung der Heizungsanlage auf der Abnehmerseite notwendig. Aufmerksam beobachtetwirdder Verlauf desProjektesbei denBiogas-Bauern derRegion. Vorallemältere Anlagen liegenweitabseits derBebauung und können die Abwärme bisher nicht nutzen. Auch für Industriebetriebe sollte das Konzept ins Bewusstsein gerückt werden, denn jede Kilowattstunde Wärme, die sinnvoll genutztwird, spartdoppelt: Wertvolle Rohstoffe müssen nicht verbrannt werden, und es wird kein Strom fürKühlungsanlagenbenötigt. Dipl.-Ing. (FH) Markus Hertel, mhertel@bifa.de, Dipl.-Ing. (FH) Hansjürgen Krist, Dipl.-Ing. (FH) Roland Schipf, Prof. Wolfgang Rommel, alle bifa Umweltinstitut GmbH, Augsburg UmweltMagazin Juli -August2013 45

TECHNIK UND MANAGEMENT Energie/Erneuerbare Energien Welche Energiespeicher sind für die Energiewende nötig? Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben mit einem Energiemodell auf Stundenbasis untersucht, wie Wärme und Strom in Deutschland in einem regenerativen Energiesystem optimal zusammenspielen könnten. Rolle der Energiespeicherung in Deutschland Dr. Hans-Martin Henning und Andreas Palzer Wie müsste einbezahlbares Energiesystem mit Erneuerbaren Energien aussehen, um die Klimaziele der Bundesregierung für 2050 – Reduzierung der Treibhausgase um 80 bis 95 Prozent des Wertes von 1990 –zuerfüllen? Das vom Fraunhofer ISE entwickelte Regenerative Energienmodell Deutschland REMod-D erlaubt die stündliche Modellierung der Energieversorgung. Die brennstoffbasierten Anteile der Sektoren Mobilität und industrielle Prozesswärme sind nicht Bestandteil der zeitaufgelösten Untersuchung, insofern decken die in RE- Mod-D erfassten Sektoren 62 Prozent des deutschen Primärenergieverbrauchs, entsprechend 54Prozent der Treibhausgasemissionen. In der Studie vom Dezember 2012 (siehe Infokasten) ist abgeschätzt, wie auch die restlichen Bereiche mit Erneuerbarer Energie versorgt werden könnten. Im Gegensatzzu existierenden Modellen deckt das Modell jedoch auch den Bedarf anNiedertemperaturwärme (Raumwärme, Warmwasser) und damit den gesamten Gebäudebereich in allen Sektoren (Wohnen, Gewerbe, Handel, Dienstleistungen und Industriegebäude)ab. Bausteine des Modells Zur Energiebereitstellung dienen neben konventionellen Kraftwerken Wandler von Wind, Sonne, Biomasse und Wasser inStrom und Wandler von Sonne und Biomasse inWärme. Speicherung erfolgt über Pumpspeicher- Kraftwerke, Batterien und Wärmespeicher auf Basis von Wasser. Große zentrale Wärmespeicher, wie sie in Dänemark seit vielen Jahren in der Fernwärmeversorgung im Einsatz sind, können Überschusswärme und auch Überschussstrom speichern. Power-to-Gas- Anlagen wandeln Strom in synthetischesGas zurLangzeitspeicherung. Die Rückverstromung besorgen Gas- und Dampf (GuD)-Kombikraftwerke und Anlagen der Kraftwärmekopplung. Wärme liefern unter anderem elektrische Wärmepumpen, Wärmenetze, Gas-Wärmepumpen und Blockheizkraftwerke. Biomasse ist einfach speicherbar und damit besonderswertvoll. In derStudie wurden nur 50 von über 300 verfügbaren Terawattstunden (TWh) an Biomasse für den Strom- und Gebäudesektor eingesetzt. Zum einen trägt das der Konkurrenz zur Nahrungsgewinnung Rechnung. Zum anderen sind damit nocherhebliche Mengen Biomasse zum Beispiel für Hochtemperatur-Prozesse in derIndustrie verfügbar. Ergebnisse In mehreren Millionen Simulationsläufen wurdedas Energiemodell für jede Stundedes Jahres fürverschiedeneVarianten durchgerechnet und das Kostenminimum ermittelt. DieKosten enthalten Investitionen, Finanzierung, Wartung, Betrieb und Brennstoffkosten des Energiesystems. Für alle Komponenten wurden dabei Werte angenommen, die nach langjähriger Entwicklung und Markteinführung erreicht werden. Für die Kosten fossiler Brennstoffe wurde eine moderateSteigerung von2Prozent proJahr angenommen. DieGrafik zeigt für acht Szenarienmit unterschiedlichem Stromverbrauch und variierender Menge noch verwendetenErdgasesdie aus derOptimierung resultierende installierte Leistung der fluktuierenden erneuerbaren Wandler zur Stromerzeugung. Im Folgenden wird das Szenario mit 150TWh Erdgas und 500 TWh Stromverbrauch näher beschrieben; dies korrespondiert zu einerReduktion derTreibhausgasemissionen um95Prozent. Somit verbleibt einerseits noch „Luft“ zu der 80Prozent- Leitplankedes Zielkorridors, derfür die Sektoren Mobilität und Industrieprozesse eher schwieriger erreichbar scheint. Andererseitsberücksichtigt ein Stromverbrauch von 500 TWh, dass Einsparungen beim Stromverbrauch 46 UmweltMagazin Juli -August2013

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