Rolle und Perspektive der Fernwärme in einem erneuerbaren Energiesystem

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1 Rlle und Perspektive der Fernwärme in einem erneuerbaren Energiesystem Mag. Dr. Rbert Tichler Energieinstitut an der JKU Linz Stv.-Geschäftsführer AFI Tagung, , Wien

2 Rlle und Perspektive der Fernwärme in einem erneuerbarem Energiesystem Inhalte 1. Vlkwirtschaftliche Perspektiven vn Fernwärme in Österreich 2. Ntwendigkeit der Weiterentwicklung des Fernwärmesystems 3. Integratin industrieller Abwärme 4. Entwicklung vn neuen Wärmespeichern 5. Integratin vn erneuerbaren Energieträgern in Nahwärmenetze 6. Zusammenfassung und Fazit 2

3 1. Vlkwirtschaftliche Perspektiven vn Fernwärme in Österreich Fazit der Studie Umweltbundesamt, Energieinstitut an der JKU Linz (2014) Beitrag vn Fernwärme, Fernkälte und Erdgas zu energie- und umweltplitischen Zielen Die plitischen Ziele der Eurpäischen Unin betreffend Energieeffizienz und Klimaschutz bedingen grundsätzlich einen Fkus auf hhe Effizienz, Verlustminimierung und den vermehrten Einsatz Erneuerbarer Energieträger Die Frcierung vn Fernwärme (und auch vn Erdgas) trägt zur Erreichung der energie- und umweltplitischen Ziele psitiv bei. Fernwärme kann insbesndere dann zur Ressurcenschnung beitragen, wenn ineffiziente Einzelöfen mit hhen Schadstffemissinen ersetzt werden und wenn die Fernwärme aus hcheffizienten KWK-Anlagen der aus industrieller Abwärme stammt Fernwärme liefert swhl heute als auch in Zukunft durch den Beitrag zur Raumwärmeversrgung signifikant psitive vlkswirtschaftliche Effekte auch in einem weiter verstärkt erneuerbaren Energiesystem 3

4 1. Vlkwirtschaftliche Perspektiven vn Fernwärme in Österreich Analyse der dynamischen vlkswirtschaftlichen Effekte aufgrund des Erdgas- und Fernwärmeeinsatzes im Segment Raumwärme makröknmische Kennzahlen, Simulatinsanalyse mit MOVE Bruttinlandsprdukt privater Knsum der Haushalte Investitinen der Unternehmen Nettexprte Mi Auswirkungen der hhen Investitinstätigkeiten in Quelle: Umweltbundesamt, Energieinstitut an der JKU Linz (2014) Beitrag vn Fernwärme, Fernkälte und Erdgas zu energie- und umweltplitischen Zielen 4

5 1. Vlkwirtschaftliche Perspektiven vn Fernwärme in Österreich Der psitive Beitrag zum Bruttinlandsprdukt ergibt sich durch: 1. Der generierten Wertschöpfung durch den Verkauf vn Fernwärme und Erdgas im Segment Raumwärme in Österreich 2. zusätzliche Investitinsimpulse zur Durchführung der Explratin und Gasversrgung, der Fernwärmeprduktin swie vn Installatinen der Technlgien durch Raumwärmeknsumenten (Industrie und Haushalte); 3. psitive Auswirkungen auf die Leistungsbilanz aufgrund der Prduktin vn Fernwärme und der Speicherung und Explratin vn Erdgas 4. den durch das Wirtschaftswachstum induzierten Anstieg der Löhne, des privaten Knsums swie der Investitinen in anderen Wirtschaftssegmenten und der nicht-energetischen Nettexprte; 5. dadurch ausgelöste Beschäftigungseffekte 6. Negative Kmpensatin durch Wertschöpfungsabfluss für Erdgasimprte und für Primärenergieimprte zur Fernwärmeprduktin 7. Sekundäreffekte resultierend aus den in aufgeführten Auswirkungen. 5

6 1. Vlkwirtschaftliche Perspektiven vn Fernwärme in Österreich Nutzwertanalyse qualitative Bewertung Erdgas Fernwärme Heizöl Stückgut Pelets Luft-Wasser Wärmepumpe Thermische Slaranlage Jahresnutzungsgrad Energieträgerksten Wartungsaufwand Autmatisierungsgrad Geräusche Platzbedarf Technlgie Brennstfflager Installatinsaufwand Staub, Schmutz Verbrennungsrückstand CO 2 -Emissinen Emissinen Luftschadstffe erneuerbar Energieträger krisensicher Energieträger Transprtfähigkeit Imprtabhängig Investitinsaufwand sehr negativ; -negativ;...neutral; + psitiv; ++ sehr psitiv Quelle: Umweltbundesamt, Energieinstitut an der JKU Linz (2014) Beitrag vn Fernwärme, Fernkälte und Erdgas zu energie- und umweltplitischen Zielen

7 2. Ntwendigkeit der Weiterentwicklung des Fernwärmesystems Die zukünftige Realisierung der psitiven Effekte bedingt allerdings auch die Weiterentwicklung vn Lösungsstrategien, insbesndere zur Finanzierung der Infrastruktur bei sinkenden Energieverbräuchen. 1. Spannungsfeld: Geringerer Raumwärmeverbrauch je m 2 Whnfläche / Steigende Whnfläche je Einwhner / Substitutin Fernwärme-Erdgas 2. Steigender Druck zu geringeren THG-Emissinen im Raumwärmebereich (kein erkenntlicher Frtschritt der Reduktin im Mbilitätssektr) 3. Unsichere Preisentwicklung fssiler Energieträger, steigende Nutzungsknkurrenz bigener Brennstffe und enge Verknüpfung mit dem eurpäischem Strmmarkt bei KWK Anlagen 4. geringe Effizienz vieler Kundenanlagen (hhe Rücklauftemperaturen) 5. alternative Wärmequellen (Slarthermie, Gethermie, Umgebungswärme etc.) liegen ftmals klein-skaliert und dezentral vr, haben ein niedriges Temperaturniveau und/ der sind zeitlich nicht (einfach) kntrllierbar. 6. Bestehende Geschäfts- und Finanzierungsmdelle sind für die Integratin alternativer Wärmequellen v.a. industrielle Abwärme - in Wärmenetzen ftmals ungeeignet. 7

8 2. Ntwendigkeit der Weiterentwicklung des Fernwärmesystems Vrschläge vn Schwerpunkten zur Weiterentwicklung / Optimierung des Fernwärmesystems: AIT, Umweltbundesamt, Energieinstitut an der JKU Linz, e7 (2015) F&E Fahrplan Fernwärme und Fernkälte, im Auftrag des Klima- und Energiefnds Das österreichische Fernwärmesystem weist v.a. Ptentiale für systemische Weiterentwicklung auf die ntwendigen Technlgien sind bereits weit ausgereift 8

9 2. Ntwendigkeit der Weiterentwicklung des Fernwärmesystems Das österreichische Fernwärmesystem weist v.a. Ptentiale für systemische Weiterentwicklung auf die ntwendigen Technlgien sind bereits weit ausgereift Quelle: AIT, Umweltbundesamt, Energieinstitut an der JKU Linz, e7 (2015) F&E Fahrplan Fernwärme und Fernkälte, im Auftrag des Klima- und Energiefnds 9

10 2. Ntwendigkeit der Weiterentwicklung des Fernwärmesystems Frschungs- und Entwicklungsbedarf (I) Integratin industrieller Abwärme Entwicklung neuer Geschäftsmdelle und Betriebsweisen inkl. Integratin vn Speichern Entwicklung neuer Finanzierungsknzepte Verstärkte Berücksichtigung vn exergetischen Verlusten Weiterentwicklung und Integratin vn Speichern Entwicklung vn saisnalen Grßwärmespeichern Entwicklung vn kleineren dezentralen thermchemischen Speichern Integratin vn pwer-t-heat-knzepten Meistens Kmbinatin mehrerer Punkte Integratin vn dezentralen erneuerbaren Energiequellen Einbindung vn verfügbaren Slarthermie-, Bimasse-, Gethermie-, und PV- Ptentialen (Weiter-)Entwicklung des regulativen Rahmens 10

11 2. Ntwendigkeit der Weiterentwicklung des Fernwärmesystems Frschungs- und Entwicklungsbedarf (II) Neue Netzarchitekturen und Regelungsstrategien dynamische Auslegung vn Multitemperatur- und Mikr-Netzen dezentrale Einspeisung und Bi-direktinale Netze Weiterentwicklung und Integratin vn Wärmepumpen in das Fernwärmenetz Entwicklung vn neuen Geschäftsmdellen innvative Tarif- und Preismdelle Reduktin der Rücklauftemperaturen, Entwicklung vn Niedertemperaturnetzen Entwicklung vn Strategien und Technlgien zur Optimierung vn Kundenanlagen Technlgien zur Vermeidung vn Leginellen in Niedertemperaturnetzen Entwicklung neuer Fördermdelle Systemische und vlkswirtschaftliche Analysen 11

12 3. Integratin vn industrieller Abwärme Frschungsprjekt Open Heat Grid Partner: Energieinstitut an der JKU Linz, AIT, TU Wien, OMV, VOEST Gefördert durch das bmvit Open Heat Grid beschäftigt sich mit der Rlle der Wärmenetze im Hybridnetz und im Knkreten mit der Integratin vn industrieller Abwärme in bestehende Wärmenetze. 12

13 3. Integratin vn industrieller Abwärme Identifikatin nicht-wirtschaftlicher Hemmnisse essenzielle bestehende Hemmnisse der Abwärmeintegratin wurden identifiziert Abwärme steht meist mit geringeren als der jeweiligen Vrlauftemperatur des Wärmenetzes zur Verfügung. Knkurrierende Systeme weisen teilweise geringe Grenzksten für KWK-Betreiber auf (v.a. Müllverbrennung). Organisatrische Kmplexität technisch und strukturell Knzepte für die Unterstützung der Einspeisung industrieller Abwärme verschiedene reelle bzw. hypthetische Knzepte wurden identifiziert und werden aktuell betriebs- und vlkswirtschaftlich, systemisch, plitisch und rechtlich auf Machbarkeit überprüft (Privatrechtliche Verträge, Ausschreibungsknzepte, Abnahmeverpflichtungen) 13

14 3. Integratin vn industrieller Abwärme Frschungsprjekt Smart Exergy Leben Partner: Energieinstitut an der JKU Linz, MU Leben, TU Wien, Stadtwerke Leben Gefördert durch den Klima- und Energiefnds Exergetische Optimierungen eines lkalen Energiesystems Optimierung vn exergetischen Energieflüssen (Strm, Gas, Wärme) in der Industriestadt Leben GAS WÄRME STROM Aufzuzeigen, welche Energieflüsse im Sinne einer ptimalen exergetischen Nutzung an jeweils geeignetster Stelle des lkalen Energiesystems zum Einsatz kmmen sllen Mdellierung und Optimierung der Einbindung vn industrieller Abwärme in das bestehende Fernwärmenetz Einbindung zusätzlicher Nachfrageptentiale mit idealen Temperaturniveaus 14

15 4. Entwicklung vn neuen Wärmespeichern Frschungsprjekt Future District Heating System Linz - Sndierung neuer Knzepte für zukünftige Energietransfrmatinen im Linzer Wärmesystem Partner: Energieinstitut an der JKU Linz, AIT, Linz AG Gefördert durch den Klima- und Energiefnds Sndierung eines neuen Grßwärmespeichers zur Integratin industrieller Abwärme (1) Technöknmische Analyse eines saisnalen Grßwärmespeichers (80 GWh/a, 2 Mi. m 3 Wasser) zur Integratin der industrielle Abwärme am Beispiel des Standrtes Linz Lösungsmöglichkeit für mehrere Prblemstellungen: Erhöhung der gesamten Ressurceneffizienz / Reduktin der Energieimprte Keine Abstimmung des industriellen Przesses auf Wärmenachfrage mehr nötig bei einer Abwärme-Einspeisung Glättung vn saisnalen Schwankungen in der Fernwärmeprduktin Reduktin der Abhängigkeit der wärmegeführten Betriebsweise des KWK- Betreibers 15

16 4. Entwicklung vn neuen Wärmespeichern Frschungsprjekt Future District Heating System Linz - Sndierung neuer Knzepte für zukünftige Energietransfrmatinen im Linzer Wärmesystem Partner: Energieinstitut an der JKU Linz, AIT, Linz AG Gefördert durch den Klima- und Energiefnds Sndierung eines neuen Grßwärmespeichers zur Integratin industrieller Abwärme (2) Analyse der vlkswirtschaftlichen Bedeutung der Abwärmeintegratin durch die Implementierung eines Grßspeichers Analyse neuer Finanzierungsknzepte Verschiedene Akteure werden beeinflusst (Kmplexität) Hhe Anfangsinvestitinen, lange Amrtisatinsdauer Risiken durch langfristigen Planungshriznt Ntwendige back-up-infrastruktur (Absiedlungsgefahr) Umsetzungsknzepte 16

17 4. Entwicklung vn neuen Wärmespeichern Frschungsprjekt Seasnal Grid Strage - Innvative saisnale Wärmespeicher für urbane Wärmenetze Partner: Energieinstitut an der JKU Linz, AIT Gefördert durch den Klima- und Energiefnds Technöknmische Analyse / Sndierung des Einsatzes vn thermchemischen Speichern Analyse und Knzepte zur Nutzung thermchemische Speicher mit hhen Energiedichten und relativ geringem Platzbedarf Ermittlung der Speicherksten für verschiedenste Materialien Analyse verschiedener Einsatzknzepte Integratin dezentraler Wärmequellen (Slarthermie, Gethermie, industrielle Abwärme) durch Transprt (Zug, Schiff, LKW) des Speichermaterials zum Fernwärmenetz Speicherung (Stunden Tage) der prduzierten Fernwärme im KWK zur Flexibilisierung Brennstff-Ersatz direkt in Kraftwerken 17

18 5. Integratin erneuerbarer Energieträger in Nahwärmenetze Frschungsprjekt heat_prtfli - Technische Grundlagen zur signifikanten Integratin dezentral vrliegender alternativer Wärmequellen in Wärmenetze Partner: AIT, TU Wien, FH Technikum Wien, Energieinstitut an der JKU Linz, Güssing Energy Technlgies GmbH, Snnenplatz Grßschönau, TB Harald Kaufmann, Ök Energie Strem, S.O.L.I.D Gefördert durch den Klima- und Energiefnds Verstärkte Integratin vn vrhandenen erneuerbaren Ptentialen in Nahwärmenetze wie können Nachwärmenetze durch die Nutzung alternativer Ansätze wirtschaftlicher und nachhaltiger betrieben werden Schaffung der technischen Grundlagen zur signifikanten Erhöhung des Anteils ftmals dezentral vrliegender alternativer Wärmequellen (z.b. Slarthermie und berflächennahe Gethermie) in Wärmenetzen Integratin vn Speichern und Wärmepumpen, regelungstechnische Strategien und hydraulische Einbindungsvarianten swie nutzerseitige Maßnahmen Umfassende technlgische, technöknmische und gesamtwirtschaftlichen Analysen 18

19 5. Zusammenfassung und Fazit Fernwärme weist fundamentale Vrteile gegenüber alternativen Energiesystemen auf, sdass eine eindeutig psitive vlkswirtschaftliche Bedeutung knstatiert werden kann Fernwärme wird auch in der Zukunft in einem verstärkt erneuerbaren Energiesystem eine systemimmanente Bedeutung inne haben Allerdings existieren eine Reihe vn Optimierungsmöglichkeiten, deren Realisierung eine langfristige Wettbewerbskmpatibilität sicher stellen können Das Fernwärme- und Fernkältesystem darf nicht isliert betrachtet werden. Zusammenhänge im Gesamtenergiesystem müssen Beachtung finden Technlgiefrschung sllte zukünftig jedenfalls durch öknmische, sziale, öklgische swie systemische Analysen begleitet werden Bedeutende Ansätze zur weiteren Optimierung stellen vr allem die verstärkte Abwärmeintegratin, die Entwicklung vn neuen Wärmespeichern swie die Knzeptinierung neuer Geschäftsmdelle und Finanzierungsknzepte dar 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Energieinstitut an der Jhannes Kepler Universität Linz Dr. Rbert Tichler Altenberger Straße Linz Tel: Fax: tichler@energieinstitut-linz.at 20