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Beschreibung

Fernwärme- und Fernkältesysteme verteilen thermische Energie in Form von Dampf, heißem Wasser oder gekühlten Flüssigkeiten von zentralen oder dezentralen Produktionsquellen über ein Netzwerk an mehrere Gebäude oder Standorte zur Nutzung von Raum- oder Prozesswärme oder -kühlung. Für eine geringere Umweltbelastung steht bei Fernwärmesystemen eine Kombination aus recycelter und erneuerbarer Wärme im Mittelpunkt. Infolge des Pariser Abkommens von 2015 und des EU-Ziels, die Emissionen bis 2030 um mindestens 40 % unter das Niveau von 1990 zu senken, haben sich die Mitgliedstaaten verstärkt um die Förderung von Fernwärme und -kühlung unter Verwendung alternativer Brennstoffquellen und kohlenstoffneutraler Wärmeerzeugungstechnologien bemüht. Diese Umstellung ist eine Herausforderung, da die Fernwärme nur 12% der Wärmeversorgung in der EU ausmacht, wobei der Großteil der Energie in KWK-Anlagen erzeugt wird, die mit Erdgas und festen Brennstoffen wie Braunkohle betrieben werden.

Zu lösende Probleme

Kohlenstoff-Emissionen Geringe Effizienz der Wärmeversorgung Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen Treibhausgasemissionen

Unterstützende Faktoren

  • Einschränkung des Wettbewerbs auf dem Markt: Abschaffung von Subventionen und anderen Anreizen für fossile Heizsysteme.
  • Zugang zu Kapital: Bereitstellung von Demonstrationsprojekten, innovativer Finanzierung und Kreditgarantiemechanismen für die weitere Entwicklung großer Infrastrukturprojekte in den Städten.
  • Akzeptanz durch die Bürger: Die Akzeptanz bei den Bürgern muss erhöht werden, indem das Bewusstsein für die Vorteile von Fernwärme und -kälte gestärkt und hervorgehoben wird. Angemessene Aktivitäten zur Einbindung der Bürger, wie z.B. lokale Informationsveranstaltungen, könnten geeignete Instrumente sein, um die Zustimmung zu erreichen.
  • Kommunale Unterstützung: Ermöglichung des Zugangs zu Straßen und öffentlichen Grundstücken für den Bau von Netzen und Wärmequellen. Außerdem muss sichergestellt werden, dass kommunale Gebäude an das Fernwärmesystem angeschlossen werden.
  • Transparenz: Daten über lokale Energieaudits, Forschung und Entwicklung und Leistung müssen zur Verfügung gestellt werden.
  • Ausstieg aus fossilen Brennstoffen: Hohe Steuern auf fossile Brennstoffe machen Implementierungen, wie sie unter Varianten vorgestellt werden, wettbewerbsfähig.

Stadtkontext

Für welche unterstützenden Faktoren und Merkmale einer Stadt ist diese Lösung geeignet? Welche Faktoren würden die Umsetzung erleichtern?

Allgemeine Anforderungen für die Implementierung von Fernwärme:

  • Hohe Wärmelastdichte: Da Wärmenetze sehr kapitalintensiv sind, muss das beheizte Gebiet dicht bebaut sein, um die erforderliche Leitungslänge zu minimieren
  • Wirtschaftliche Tragfähigkeit: Als Faustregel gilt, dass die Wärmelastdichte für die Fernwärmeversorgung höher als 23 MWh pro Meter geplanter Netzlänge sein sollte, um wirtschaftlich rentabel zu sein.
  • Standort des Gebäudebestands: Die Gebäude, die an das Wärmenetz angeschlossen werden sollen, sollten sich in der Nähe des bestehenden Netzes befinden, um die Länge der Anschlussleitungen zu minimieren. Dies wird sowohl die Investitions- als auch die Betriebskosten senken.
  • Standort der Wärmequellen: Moderne Wärmequellen verfügen über hochwertige Abgasreinigungssysteme. Daher können Wärmequellen, vorbehaltlich der Planungsbedingungen, in der Nähe oder im Zentrum von städtischen Gebieten angesiedelt werden, um die Länge des Netzes zu minimieren. Der Standort der Wärmequellen muss im Voraus vereinbart werden.

Für die Fernwärme gibt es verschiedene Anforderungen an die Flächennutzung für ihre Umsetzung:

  • Es ist sehr nützlich, eine Wärmebedarfskarte und einen entsprechenden Wärmeplan für eine Stadt zu erstellen, um festzustellen, welche Gebiete sich am besten für die Fernwärmeversorgung eignen und welche Gebiete am besten von einzelnen Gebäudesystemen versorgt werden
  • Wärmequellen sollten in der Nähe des Kunden (Wirtschaft) liegen, aber auch Lärmschutz und Transportlogistik berücksichtigen
  • Unterirdische Netze benötigen Platz, der teilweise bereits durch andere Infrastrukturen belegt ist: z.B. Strom, Telekommunikation, Abwasser, Wasser
  • Mögliche Druckerhöhungsanlagen
  • Die Transportwege für Brennstoffe und Asche sollten die Bevölkerung so wenig wie möglich belasten und gefährden

Regierungsinitiativen

Welche Anstrengungen und Maßnahmen unternehmen die lokalen/nationalen öffentlichen Verwaltungen, um diese Lösung zu fördern und zu unterstützen?

EU

1. RHC-ETIP

Die Europäische Technologie- und Innovationsplattform für erneuerbare Wärme- und Kälteerzeugung (RHC-ETIP) bringt Interessenvertreter aus den Bereichen Biomasse, Geothermie, Solarthermie und Wärmepumpen - einschließlich der damit verbundenen Branchen wie Fernwärme und -kühlung, thermische Energiespeicherung und Hybridsysteme - zusammen, um eine gemeinsame Strategie für die verstärkte Nutzung von Technologien für erneuerbare Energien zum Heizen und Kühlen festzulegen.

2. internationale Energieagentur (IEA)

Das Technology Collaboration Programme on District Heating and Cooling including Combined Heat and Power[JH1] befasst sich mit dem Design, der Leistung und dem Betrieb von Verteilungssystemen und Verbraucheranlagen. Das Abkommen soll dazu beitragen, Fernwärme und -kühlung sowie Kraft-Wärme-Kopplung zu leistungsfähigen Instrumenten zur Energieeinsparung und zur Verringerung der Umweltauswirkungen der Wärmeversorgung zu machen. Das Programm bietet eine Plattform für Online-Berichte und den Austausch von Best Practices.

GROSSBRITANNIEN

1. die Heat Networks Delivery Unit (HNDU)

Die Heat Networks Delivery Unit wurde 2013 gegründet, um die Herausforderungen in Bezug auf Kapazitäten und Fähigkeiten anzugehen, die von den lokalen Behörden als Hindernisse für die Einführung von Wärmenetzen in Großbritannien genannt wurden. Die Einheit bietet Finanzmittel und fachliche Beratung für lokale Behörden, die Wärmenetzprojekte entwickeln.

2. das Investitionsprojekt für Wärmenetze (HNIP)

Das Heat Networks Investment Project stellt 320 Millionen Pfund an Investitionsmitteln zur Verfügung, um die Anzahl der gebauten Wärmenetze zu erhöhen, Kohlenstoffeinsparungen für die Kohlenstoffbudgets zu erzielen und die Bedingungen für einen nachhaltigen Markt zu schaffen, der ohne direkte staatliche Subventionen funktionieren kann. Die Pilotphase des Heat Networks Investment Project lief über 6 Monate und vergab im März 2017 £24 Millionen an 9 erfolgreiche Projekte lokaler Behörden.

Stakeholder Mapping

Welche Interessengruppen müssen bei der Planung und Umsetzung dieser Lösung berücksichtigt werden (und wie)?

Stakeholder Map für ein Fernwärme- oder Fernkältesystem (BABLE, 2021)

Wertschöpfungsmodell

Kosten-Nutzen-Bewertung der Lösung.

Die folgende Liste der Vorteile ist mit einer Wichtigkeitseinstufung versehen. Ein Wert von eins bedeutet eine hohe Bedeutung.

Wertmodell für ein Fernwärme- oder Fernkältesystem (BABLE, 2021)

Die Entwicklung dieser Lösung wurde mit EU-Mitteln unterstützt.

Anwendungsfälle

Sehen Sie sich Beispiele für die Umsetzung dieser Lösung in der Praxis an.

Energie

Gebäude

Intelligente Nahwärmegebiete

Im Rahmen des GrowSmarter-Projekts ist "Smart Local Thermal Districts" Teil der Gebäudesanierung in Ca l'Alier, bei der die Stromerzeugung vor Ort (PV-Anlagen) mit dem bestehenden lokalen DHC-Netz kombiniert wird, wodurch der Verbrauch fossiler Primärenergie für die Wärme- und Kälteerzeugung reduziert wird.

Energie

RES (Renewable Energy Solution) Integration

RES Integration aims to make the Lippulaiva in Espoo an energy positive district, through electricity and thermal energy systems.

Energie

Gebäude

Dekarbonisierungspfade für Fernwärmenetze

Die Universität Leipzig unterstützt die Entscheidungsfindung der LSW durch eine modellbasierte Analyse. Das übergeordnete Ziel ist es, Wege zu finden, wie die Fernwärmeversorgung im Leipziger Westen sowie der Anteil erneuerbarer Energien und die Nutzung von Abwärme im Leipziger Fernwärmesystem in Zukunft erhöht werden können.

Verkehr

Energie

Solare Bodenbeleuchtung für Londoner Grünflächen

In dem Bestreben, nachhaltiges Verkehrsverhalten bei Unternehmen, Schulen und Einwohnern zu fördern, installierte die Gemeinde eine solare Bodenbeleuchtung für ihr Netz von gemeinsam genutzten Fußwegen, um Radfahrern, Fußgängern und mobilitätseingeschränkten Personen den Zugang zu erleichtern.

Energie

Gebäude

Steuerung des Heizbedarfs

In ehemaligen Baumwollspinnerei-Mietgebieten wird ein intelligentes Wärmemanagementsystem mit intelligenten Thermostaten eingesetzt, die an ein lokales Energiemanagementsystem angeschlossen sind. So können die Mieter die Heizung über eine mobile App steuern und wärmebedingte Emissionen reduzieren, indem die Wärmezufuhr in ungenutzten Bereichen automatisch abgeschaltet wird.

Energie

Integration von Solarthermie in Fernwärmenetze

Die Integration einer Solarwärmeanlage in das Fernwärmesystem trägt dazu bei, einen positiven Energiebezirk zu schaffen. Diese Initiative fördert die Nutzung erneuerbarer Energien und unterstützt die Bemühungen der Stadt zur Dekarbonisierung, indem sie Solarthermie in das Wärmenetz integriert.

Energie

Abfall

Bewertung des Abwärmepotenzials für die Integration in das zentrale Fernwärmesystem

Das Projekt bewertet die Abwärmequellen der Stadt, um sie möglicherweise in das Fernwärmesystem zu integrieren. Dazu gehört auch ein Überblick über die branchenspezifische Menge an nutzbarer Abwärme in Leipzig, um das Potenzial für Städte mit einer ähnlichen Struktur zu bewerten.

Energie

ICT

Wärmespeicherung einschließlich IKT-Integration für wirtschaftliche Wärmeversorgung

Überwindung der unzureichenden Stromerzeugung durch die Einbeziehung der Solaranlage Dunker zur Wärmeversorgung eines Stadtteils, der nicht genug erneuerbare Energie erzeugen kann.

Energie

ICT

Nachfragesteuerung im Fernwärmenetz

Gewerbliche Gebäude reduzieren ihren Heizbedarf während der Spitzenzeiten, um den Rückgriff auf fossile Energieträger zu vermeiden. Diese Initiative steht im Einklang mit der Nachfragesteuerung, die darauf abzielt, die CO2-Emissionen zu senken und die Energieeffizienz zu verbessern.

Energie

Sonstiges

Renewable Power-to-Heat in Hajnówka

Die Studie „Renewable Power-to-Heat in Hajnówka“ verdeutlicht die Möglichkeit und die Notwendigkeit, das fossile Wärmenetz der polnischen Stadt Hajnówka auf Erneuerbare Energien umzustellen.

Energie

Gebäude

Smarte Heizungssteuerung

Intelligenter Betrieb von Heizungsanlagen zur Verringerung des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen in Gebäuden. Dazu gehören die Analyse von Echtzeitdaten und adaptive Algorithmen, um die Heizung effizienter zu steuern, Integrationsprobleme zu lösen und die Akzeptanz der Nutzer zu fördern.

Energie

Nachhaltige Fernkältelösung, die Restwärme nutzt

Im dicht besiedelten Stadtzentrum von Tartu wurde ein hoch energieeffizientes Fernkältesystem mit flussgekühlten Kältemaschinen installiert. Das System wurde von Fortum durch den Einsatz einer Wärmepumpe, die die Restwärme des Kühlsystems für das Fernwärmesystem wiederverwendet, noch energieeffizienter gemacht.

Energie

Offene Fernwärme für nachhaltige Wärmerückgewinnung

Die Offene Fernwärme zielt darauf ab, Abwärme in das bestehende Fernwärmenetz einzuspeisen, indem ein innovatives Geschäftsmodell für Plug-and-Play-Wärmepumpen und Verträge entwickelt wird, bei denen der Fernwärmeanbieter Abwärme von lokalen Quellen wie Rechenzentren und Supermärkten kauft.

Energie

Energieeffiziente Fernwärme- und Warmwassernachrüstung

Renovierung des gesamten Fernwärmesystems, um die Energieeffizienz zu erhöhen und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern.

Energie

ICT

Niedertemperatur-Fernwärme (LTDH) und intelligente Steuerungen

Entwicklung eines effizienten Niedertemperatur-Heizsystems aus dem Rückfluss eines Hochtemperatur-Wärmenetzes.

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