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„Energie- und kostenoptimierte Kalte Nahwärmenetze (KNW-Plus) - Auslegung, Simulation und Online-Tool für innovative Systemvarianten“

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Projektbeschreibung

Die Erreichung der Klimaschutzziele der Bundesregierung stellt unter anderem die Wärmeversorgung für Wohngebäude in Deutschland in den Fokus für Untersuchungen zur zukünftigen regenerativen und energieeffizienten Gestaltung. In privaten Haushalten lag der Anteil von Wärme am Endenergieverbrauch 2017 bei 90%. Daraus ergibt sich einerseits die Notwendigkeit der Reduzierung des (Raum-)Wärmebedarfs und andererseits eine große Hebelwirkung für CO2-Einsparung bei der Transformation des Wärmesektors hin zu erneuerbaren Energien. Hier können elektrische Systeme eine entscheidende Rolle spielen. Diese verdrängen bereits zunehmend Gasheizungen. Der Anteil von Luft-Wasser-Wärmepumpen an der Gesamtzahl aller Heizungs-Wärmepumpen betrug dabei 2020 rund 80%. Aufgrund der in kalten Wetterlagen erheblich niedrigeren Effizienz von Luft-Wasser-Wärmepumpen gegenüber Sole-Wasser- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen werden sich jedoch punktuell immer höhere Spitzenlasten im Stromnetz ergeben. Demgegenüber stehen bei erdgebundenen Wärmepumpen die grundstücks-individuellen Aufwendungen für die Erschließung der Wärmequelle (Platzbedarf, Mehrkosten).

Die quartiersweise gemeinsame Nutzung einer regenerativ gespeisten Wärmequelle von mehreren effizient arbeitenden dezentralen Sole-Wasser-Wärmepumpen, die in einem hydraulischen Netz miteinander verbunden sind, macht das Konzept der Kalten Nahwärme (KNW) aus dieser Perspektive attraktiv. Die wenigen bisher ausgeführten Referenzvorhaben in Deutschland haben jedoch nicht dazu geführt, dass eine standardisierte Auslegungsweise entwickelt wurde oder systematische Untersuchungen von Verbesserungsmöglichkeiten und Effizienzsteigerungen rund um die KNW stattgefunden haben.

Ziel des Projekts ist es, das Konzept der Kalten Nahwärme zu verbessern und allgemein zugänglicher zu machen. Hierzu nimmt die THM eine simulationsgestützte Auslegung der erdgebundenen Wärmequelle für Kalte Nahwärmenetze vor und erweitert diese um Maßnahmen zur Effizienzsteigerung bzw. Kostenreduktion. Eine exemplarische Auslegung wird unter Einbeziehung örtlicher Gegebenheiten anhand zweier exemplarischer Wohngebiete in Mittelhessen durchgeführt. Die grundlegenden Berechnungsmethoden des Rechenmodells werden anschließend in der Version eines frei zugänglichen Online-Tools veröffentlicht, welches Energieversorgern, Immobilienentwicklern und weiteren Interessierten die Möglichkeit gibt, für die Planung Kalter Nahwärmenetze schnell und einfach auf eine fundierte Methodik zur Vorauslegung zuzugreifen.

Projektlaufzeit
08/2022–12/2023

Projektleitung
Technische Hochschule Mittelhessen, Fachbereich Maschinenbau und Energietechnik

Assoziierte Partner
Stadtwerke Bad Nauheim GmbH (SWBN)  |  IMAXX - Gesellschaft für Immobilien-Marketing mbH

Projektförderung
Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Wohnen

Ansprechpartner
Prof. Dr.-Ing. Stefan Lechner
Technische Hochschule Mittelhessen, Fachbereich Maschinenbau und Energietechnik
Tel.: +49 0641 / 309 - 2116
stefan.lechner@me.thm.de
www.thm.de/me/

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