Erdeis III

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Basisdaten

Zusammenfassung

© Konsortium Erdeis

In Schleswig wurde im Vorgängervorhaben „ErdEis II“ zum ersten Mal ein neuartiger Erdeisspeicher umgesetzt. Mit den beiden Erdeisspeichern und zwei weiteren Großkollektoranlagen wird ein gerade entstehendes Baugebiet mit ca. 60 Wohneinheiten und einer neuen Feuerwache mit Wärme und Kälte versorgt. Bei der Umsetzung wurden die Geothermiequellen, die Energiezentrale und die kombinierte Photovoltaik- und Solarthermie-Anlage auf dem Dach der Feuerwache mit Messtechnik ausgestattet sowie eine Wetterstation errichtet. Diese Daten werden zusammen mit den Betriebsdaten der dezentralen Wärmepumpen in den Gebäuden in einer Datenbank zusammengeführt. Mithilfe des wissenschaftlichen Monitorings bzw. Benchmarkings im Rahmen des Forschungsvorhabens „ErdEis III“ lässt sich das Erdeisspeicher-Konzept im Detail untersuchen und Betriebsstrategien ableiten.
Für die weitere Verbreitung Kalter Nahwärmenetze mit angeschlossenen Erdeisspeicher und Großkollektoranlagen ist die Berechenbarkeit und die Möglichkeit der plausiblen Bemessung und Auslegung wesentlich. Infolge der Systemkomplexität als auch der Vielzahl möglicher Betriebsweisen sind belastbare Ergebnisse nur über parallel durchgeführte Simulationsverfahren zu erhalten. Da derartige Energieversorgungssysteme eine Neuheit darstellen, sind die entsprechenden Rechenverfahren ebenfalls noch nicht validiert.
Mit der installierten Messsensorik ist es möglich, das in „ErdEis II“ aufgestellte Simulationsmodell zu testen, zu validieren und ggf. anzupassen, um ein korrektes und handhabbares Verfahren zu etablieren und somit die Basis für ein wissenschaftliches Verständnis des Systems zu erhalten. Dabei sind Heiz- und Kühlperioden, das Zu- und Abschalten von Einzelkomponenten sowie gezielte Umlagerungen von Wärme- und Kältemengen in verschiedenen Betriebsszenarien zu berücksichtigen.
Durch Parameterstudien und Optimierungsverfahren können kritische Parameter identifiziert und eingegrenzt werden, damit eine Übertragbarkeit auf zukünftige Projekte erreicht wird. Die Modellierung stellt weiterhin die Grundlage für eine Gesamtsystemoptimierung unter Berücksichtigung der Spezifika des Kalten Nahwärmesystems dar.
Daneben ist es ein erklärtes Ziel, dieses quellenseitig optimierte Wärme- und Kälteversorgungskonzept zu einem intelligenten und sektorengekoppelten Strom-, Wärme- und Kälteversorgungskonzept weiterzuentwickeln. Durch neue Geschäftsmodelle, die es erlauben, die Photovoltaik-Überschüsse der Bewohner direkt vor Ort nutzen zu können, aber auch durch die Einbindung externer Preis- und CO₂-Signale wird eine übergreifende Gesamtsystemoptimierung ermöglicht. So wird jeder Erzeuger und Verbraucher im Quartier in die Versorgung miteinbezogen und die verschiedenen Komponenten aller Energie-Sektoren im Quartier auf Basis der vorhandenen Technik als „pulsierendes“ System miteinander zu einem District Energy Management System gekoppelt.
Somit können Flexibilitäten durch beispielsweise die Wärmepumpen und/oder andere steuerbare Lasten wie E-Ladesäulen durch einen neu gedachten Ansatz eines Energy Management System von den Schleswiger Stadtwerken genutzt werden, um angrenzende Quartiere über die vorgeschalteten Netze zu stabilisieren. Die flexible Steuerung und Einbindung von Wärmenetzen in Energiesysteme stellt ein zunehmend relevantes Forschungsfeld dar, um auf lokaler Netzebene erneuerbare Erzeugung systemisch einzubinden und so beispielsweise Spitzen zu glätten, bevor diese in der vorgelagerten Netzebene ankommen. Gerade in der Nutzung sektorenübergreifender Synergien liegen dabei große Potentiale für eine kosteneffiziente Energiewende. Unter dem Schlagwort „Redispatch 3.0“ sollen hierfür methodische Grundlagen für die systemdienliche Gesamtoptimierung des betrachteten Quartiers mit Kalter Nahwärme, Erdeisspeichern als Wärmequelle und -senke, Wärmepumpen, Photovoltaik-Erzeugung, dezentralen Photovoltaik-Speichern und E-Mobilität erarbeitet und in die Anwendung gebracht werden. So wird der Ansatz von Redispatch 2.0 über die sektorübergreifende Ansteuerung von Kleinstanlagen kleiner 100 kW elektrisch innerhalb eines Anlagenschwarmes im Begriff „Redispatch 3.0“ weitergedacht. Neben den technoökonomischen Fragestellungen besteht zusätzlich eine Herausforderung in der Anrechnung bzw. Berücksichtigung dieser Flexibilisierungskomponenten in die Benchmarking-Kennzahlen des Projektes.

Kooperationspartner

• Schleswiger Stadtwerke GmbH
• Fachhochschule Westküste
• Consolinno Energy GmbH
• Energie PLUS Concept GmbH
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
  Geozentrum Nordbayern 

Projektkoordination

© IBK

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Name

Dipl.-Ing. Hans Petzold

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