Smart Heat Grid Hamburg (SHGH) (2017-2021)
Das Projekt Smart Heat Grid Hamburg (FKZ: 03ET1458A) wurde in Zusammenarbeit mit dem Energieversorger Hamburg Energie (jetzt: Hamburger Energiewerke) und der eNeG Gesellschaft für wirtschaftlichen Energieeinsatz mbH durchgeführt. Im Projekt wurden intelligente Konzepte für alle Ebenen des Wärmenetzes entwickelt und deren Wirksamkeit durch umfangreiche Feldtests im Wärmenetz in Hamburg-Wilhelmsburg erprobt.
Eine der Aufgaben des HAW Teams war die Entwicklung einer Simulationssoftware, die eine möglichst genaue Abbildung und Simulation des Wärmenetzes ermöglicht. Mithilfe dieser Software namens „Jarvis“ konnten verschiedene neuentwickelte Regelungs- und Betriebskonzepte im Hinblick auf Ihre Wirksamkeit auf das Wärmenetz getestet werden. Neben der Entwicklung und theoretischen Betrachtung dieser Konzepte wurden einige Prototypen durch die Praxispartner auch baulich im Wilhelmsburger Wärmenetz umgesetzt. So konnte beispielsweise erfolgreich eine Dreileiterschaltung implementiert werden. Bei diesem innovativen Konzept werden Neubauten, die einen geringeren Vorlauftemperaturbedarf haben, mit dem Rücklauf aus dem Gebäudebestand beheizt. Durch diese Schaltung kann der Gesamtrücklauf des Wärmenetzes weiter ausgekühlt werden, wodurch die Effizienz der Wärmeerzeugung erhöht und die Netzverluste verringert werden. Durch intelligente Regelungsmaßnahmen konnte außerdem eine industrielle Abwärmeeinspeisung im Wärmenetz optimiert werden.
Eine Zusammenfassung der Projektinhalte ist auch als Video verfügbar: https://www.youtube.com
Smart Pro HeaT (SPHT) (2018-2021)
Aufbauend aus ersten Erkenntnissen aus Smart Heat Grid Hamburg (SHGH) wurde ergänzend das Projekt Smart Prosumer Heating Technologies (Smart Pro HeaT, FKZ: 03ET1598) entwickelt. In Ergänzung zu der netzseitigen Betrachtung der Fernwärmeversorgung in SHGH nahm Smart Pro HeaT die Verbrauchsseite in den Fokus. Hierbei sollte untersucht werden, wie sich Gebäude im Wärmenetz netzdienlich steuern lassen und welchen Effekte Demand Side Management (DSM) auf die Fernwärmeversorgung hat.
Dazu wurden verschiedene Regelungskonzepte erarbeitet und sowohl in Simulationen als auch in einem Feldtest im Veranstaltungs- und Tagungszentrum Bürgerhaus Wilhelmsburg umgesetzt.
So wurde zum Beispiel untersucht, ob und wie sich Gebäude als Wärmespeicher nutzen lässt. Dies kann zum Beispiel genutzt werden, um die auftretende morgendliche Lastspitze im Wärmenetz abzuflachen, wenn viele Gebäude gleichzeitig Heizenergie und Warmwasser anfordern. Um den Effekt einer solchen Lastverschiebung zu untersuchen, wurde ein Regelungskonzept mit Hilfe von fernsteuerbaren Thermostaten entwickelt und getestet. Dieses Konzept ermöglicht es, das Bürgerhaus frühmorgens zwischen 3 und 6 Uhr vor der eigentlichen Nutzungszeit aufzuheizen. Zwischen 6 und 9 Uhr kann die Heizung dann ausgeschaltet werden, ohne dass ein Komfortverlust für die Nutzenden entsteht, da sich das Gebäude nur langsam abkühlt. So konnte die Lastspitze des Bürgerhauses vor die Lastspitze des Wärmenetzes verschoben und das Gesamtnetz entlastet werden.
Neben den Untersuchungen im Feldtest wurden im Projekt, unter anderem in Kooperation mit der finnischen Universität Aalto, auch verschiedene Simulationen zu Demand Side Management in Wärmenetzen durchgeführt. Hierbei wurde unter anderem untersucht, wie sich ein dynamischer Wärmepreis auf die Wärmeabnahme auswirkt. Außerdem wurden verschiedene Regelungskonzepte simulativ auf ihre Kosten- und Emissionsminderungspotenziale geprüft. Die Simulationen zeigten je nach Szenario deutliche positive Effekte des DSM.
Ausblick
Diese und weitere Ergebnisse beider Projekte werden aktuell in den jeweiligen Abschlussberichten aufgearbeitet, zusammengefasst und Mitte des Jahres veröffentlicht.
Aus den Projekten sind außerdem zwei Nachfolgeprojekte entstanden. Im Reallabor Integrierte WärmeWende Wilhelmsburg (IW3) unter der Konsortialführung der Hamburger Energiewerke wird die Transformation des Wilhelmsburger Wärmenetzes hin zu einer erneuerbaren Wärmeversorgung durch den Bau einer Tiefengeothermieanlage weiter vorangetrieben. Das Team Wärme der HAW Hamburg ist bei diesem Projekt an den Teilvorhaben „Integriertes Wärmesystem“ (IWs) und „Integrierter Wärmemarkt“ (IWm) beteiligt.
In diesen beiden Anschlussvorhaben können die Erkenntnisse aus Smart Heat Grid und Smart Pro HeaT somit direkt verwertet werden.
