Die Optimierung von Fernwärme minimiert Wärmeverluste

Verringern der Wärme in Fernwärmenetzen
Verwaltung von Fernwärme

Fernwärme ist bereits eine sehr effiziente Methode, um Gebäude mit Wärme zu versorgen. Doch sie kann noch effizienter werden, wenn die Temperatur im Netzwerk gesenkt wird. Fernwärme wird in Dänemark und anderen Ländern schon seit über einem Jahrhundert verwendet. Anstatt dass jedes Gebäude seine eigene Wärmequelle hat, wird das Wasser in einem zentralen Standort auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und dann über ein Rohrnetz an viele Gebäude verteilt. Dadurch werden riesige Einsparungen geschaffen. Sobald die Wärme in einem Gebäude abgegeben wurde, wird das kalte Wasser zur erneuten Erwärmung über das Fernwärmenetz zurückgeleitet.

Thomas Andreas Østergaard

Verringern der Wärme
Versorgungsunternehmen haben deshalb damit begonnen, die Temperatur in Fernwärmenetzen zu senken und sparen so durch den Betrieb mit einer niedrigeren Temperatur Energie. Im Gegenzug wird so der Wärmeverlust im Netzwerk verringert und Kosten und CO2-Emissionen gesenkt. Bis vor kurzem wurde die Temperatur im Netzwerk schrittweise gesenkt, weil es schwierig war, die Temperatur systematisch zu verringern.

Verwaltung von Fernwärme
Eine Möglichkeit, die Temperatur in Fernwärmenetzen zu kontrollieren, besteht in moderner Simulationssoftware für Fernwärmenetze, wie z. B. die Software-Anwendung TERMIS. Lesen Sie das Interview (klicken Sie oben auf den Reiter "Interview: Die Vorzüge von TERMIS") mit Thomas Østergaard, leitender Projektmanager und Marktleiter bei COWI und ein Experte für TERMIS. Auf diese Weise können Informationen aus dem SCADA-(Supervisory Control and Data Acquisition)-System mit Rohrdaten für das Netzwerk und den Kunden kombiniert werden und ein modernes Computermodell liefern, dass in Echtzeit berechnen kann, wie das gesamte Netzwerk arbeitet.

FOTO: Thomas Østergaard, leitender Projektmanager und Marktleiter bei COWI

Es kann auch andere Elemente einer Fernwärmeanlage berechnen, einschließlich Faktoren und Variablen wie z. B.:

• Druck, Temperatur und Fluss im Netzwerk
• Vorhersage zu Außentemperatur und Windverhältnissen
• Verhalten von Großabnehmern
• Aktuelle Strompreise
• Grenzwerte an kritischen Stellen des Netzwerks

Mithilfe dieses Wissens, das in Echtzeit verfügbar ist, kann der Betreiber präzise den Energieverbrauch voraussagen und die Temperatur im Netzwerk auf das erforderliche Minimum senken.

Auch die anderen 80 % des Systems kennen
Die meisten Fernwärmesysteme verfügen bereits über ein SCADA-System, um Temperatur- und Flussdaten in der Anlage zu überwachen und zu kontrollieren. Sobald das heiße Wasser in das Netzwerk geleitet wurde, kann ein SCADA-System das Netzwerk jedoch nur über die Nachverfolgung des Rückflusses überwachen.

Das System kann dem Betreiber nicht mitteilen, wie und warum das Netzwerk so arbeitet, wie es das gerade tut. Da das Verteilernetz bis zu 80 % der Kapital- und Betriebskosten ausmacht, besteht hier Potenzial für bedeutende Einsparungen, wenn der Betreiber die gesamte Anlage und ihre Leistung präzise modellieren kann.

Weitere Vorteile
Wenn ein reales Bild des Netzwerks geliefert wird, hilft dies dem Betreiber außerdem dabei, Handlungsstrategien zu entwickeln und die den Gesamtwirkungsgrad zu verbessern. Ein TERMIS-System erlaubt dem Betreiber Betriebsszenarien in Rohrleitungssystemen zu simulieren – von Übertragungsleitungen bis hin zu komplexen schleifenförmigen Verteilernetzen mit vielen Energieanlagen, Wärmetauschern, Pumpen, Ventilen und anderen Geräten.

Um mehr über TERMIS und Fernwärme zu erfahren, haben wir mit Thomas Østergaard, leitender Projektmanager und Marktleiter bei COWI, gesprochen. Er verfügt über umfassende Erfahrung mit der Installation und dem Betrieb des TERMIS-Systems bei COWI, einem großen dänischen Beratungsunternehmen mit 6,200 Mitarbeitern, das seit mehr als 80 Jahren besteht.

Klicken Sie oben auf den Reiter (Interview: Die Vorzüge von TERMIS), um mehr zu erfahren.

Interview: Die Vorzüge von TERMIS

TERMIS wurde bereits an mehr als 500 Standorten weltweit installiert. Thomas Østergaard von COWI erklärt die Vorteile der Temperaturoptimierung in Fernwärmenetzen, die durch TERMIS ermöglicht werden.

Welche Vorteile hat ein TERMIS-System?

Thomas Østergaard: Früher wurden Fernwärmenetze bei einer konstanten Temperatur im Netzwerk betrieben, die hoch genug war, um sicherzustellen, dass immer ausreichend Wärme für alle Kunden und zu jeder Zeit zur Verfügung stand. Doch damit, dass verstärkt Forschungen zu Energieeinsparungen angestellt wurden, rückte auch die Optimierung von Fernwärmenetzen in den Fokus. Eine Optimierungsmethode ist, die Wassertemperatur im Netzwerk zu senken.

Zurzeit ist TERMIS weltweit sowohl das modernste als auch das meist verbreiteste System zur Temperaturoptimierung. In operativer Hinsicht bietet es eine Reihe von Vorteilen, weil ein Fernwärmenetz ein sehr dynamisches System ist. Keine zwei Netzwerke sind gleich. Das hängt zusammen mit Faktoren wie Länge und Größe der Rohre, Isolation, Kundentypen und deren Anlagen, Methoden der Wärmeerzeugung usw.

Mithilfe von TERMIS kann ein Betreiber jede Anlage in Echtzeit überwachen und beurteilen, wie das System arbeitet, um so die kostengünstigste Betriebsart zu ermitteln. Natürlich ist das eine recht komplizierte Software.

Um sie installieren zu können, muss ein Betreiber bereits eine Menge über das Netzwerk wissen und so organisiert sein, dass er das System überwachen kann. Zudem benötigt er gute Daten, ein SCADA-System und detaillierte Kenntnisse über das Netzwerk. Doch sobald das geschafft ist, verfügt er über die modernste Methode zur Senkung der Temperatur in Fernwärmenetzen.

Es liefert eine höchst präzise Übersicht über das System, sodass es selbst in Dänemark, wo die Temperatur in den Fernwärmenetzen bereits über die Jahre hinweg verringert wurde, noch Einsparungsmöglichkeiten gibt. Bei Netzwerken außerhalb von Dänemark ist das Potenzial für eine Temperaturoptimierung und für Kosteneinsparungen riesig.


Keine zwei Netzwerke sind gleich. Das hängt zusammen mit Faktoren wie Länge und Größe der Rohre, Isolation, Kundentypen und deren Anlagen, Methoden der Wärmeerzeugung usw.

Thomas Østergaard, leitender Projektmanager und Marktleiter bei COWI

Es kann außerdem genutzt werden, um Ausfälle und andere Probleme im Netzwerk zu lokalisieren und nachzuvollziehen. Bei Änderungen im Netzwerk kann TERMIS von Ingenieurbüros als ein Planungstool verwendet werden, das bisher nicht dagewesene Genauigkeit und Einsicht liefert.


Früher wurden Fernwärmenetze bei einer konstanten Temperatur im Netzwerk betrieben, die hoch genug war, um sicherzustellen, dass immer ausreichend Wärme für alle Kunden und zu jeder Zeit zur Verfügung stand.

Thomas Østergaard, leitender Projektmanager und Marktleiter bei COWI

Gibt es eine Mindesttemperatur für das Wasser in einem Netzwerk?

Thomas Østergaard: Genaugenommen gibt es zwei Mindesttemperaturen: eine höhere im Winter, die von der Mindesttemperatur zum Heizen von Gebäuden bestimmt wird, und eine niedrigere im Sommer, die von der Warmwasserversorgung für andere Zwecke abhängt. In einem modernen, optimierten Fernwärmenetz ist es möglich, die Temperaturen im Sommer auf etwa 55 °C zu senken.

Die Mindesttemperatur wird nicht nur vom Warmwasserbedarf, der Struktur und dem Fluss des Netzwerks bestimmt, sondern auch von den Sicherheitsbestimmungen für Wasser. Wegen der Gefahr durch Legionellen und andere Bakterien, die bei Temperaturen unter 50 °C entstehen, muss die Temperatur für die Erzeugung von Warmwasser zum Duschen und für andere Zwecke über 50 °C gehalten werden.

Wie sehr kann der Wärmeverlust gesenkt werden?

Thomas Østergaard: Das hängt im Grunde genommen davon ab, wo Sie anfangen. Bei einem Fernwärmenetz, bei dem die Temperatur noch überhaupt nicht optimiert wurde, werden die Einsparungen selbstverständlich größer sein als in Dänemark. In Dänemark, wo die Temperatur in den Fernwärmenetzen aufgrund von Vorschriften schon seit Jahren gesenkt wird, liegen die durchschnittlichen Einsparungen bei etwa 10 %. In anderen Ländern ist das Einsparpotenzial um einiges größer.

Bei einem groß angelegten Fernwärmenetz hat TERMIS eine Amortisationszeit von nur einem bis eineinhalb Jahren. Es wird den Versorgungsunternehmen in Dänemark und anderen europäischen Ländern auch dabei helfen, zunehmend strengere Energiesparanforderungen zu erfüllen. Und natürlich kann es auch anderen Nutzern von Fernwärme helfen Energie zu sparen, wie z. B. auf Campussen oder ähnlichem.

Gibt es eine Grenze für die Größe des Fernwärmenetzes?

Thomas Østergaard: Nein. Das größte Netzwerk befindet sich in Moskau, einer Stadt mit mehr als 11 Millionen Einwohnern. Es gibt jedoch eine untere Grenze, die von der Bevölkerungsdichte bestimmt wird. Wenn in einem Ort zu wenig Menschen leben, oder sie zu weit auseinander wohnen, wäre Fernwärme zu teuer und deshalb gar nicht sinnvoll. Es ist eine Lösung für Stadtgebiete.


Fakten über Fernwärme

Was Fernwärme angeht, ist Dänemark eines der Richtung gebenden Länder. Die erste Fernwärmeanlage in Dänemark wurde 1903 gebaut. Heute werden 63 % der Häuser in Dänemark mit Fernwärme versorgt. Es gibt 460 Heizwerke in Dänemark, die Energiequellen wie Abfallverbrennung, Windräder, Biomasse und Geothermie nutzen. Einer der wichtigsten Vorteile von Fernwärme ist, dass sie mehrere Energiequellen nutzen kann, einschließlich erneuerbarer Energien, und dass sie verschiedene Energiequellen kombinieren kann.

Ein Heizkraftwerk in Dänemark, das Fernwärme liefert

Fernwärme in anderen Ländern sowie Anteil der Bevölkerung, der durch Fernwärme versorgt wird (Quelle: Euroheat & Power):

Island 99 %
Lettland 64 %
Dänemark 63 %
Schweden 42 %
Polen 40 %
Rumänien 23 %
Deutschland 14 %
Korea 12 %
Frankreich 8 %

Insgesamt erfolgt in der EU weniger als 10 % der Wärmeerzeugung über Fernwärme.

FOTO: Ein Heizkraftwerk in Dänemark, das Fernwärme liefert

Fakten zu Grundfos und Fernwärme
Grundfos hat viele Pumpen für Fernwärme- (und Fernkühlungs-)netze geliefert, nicht nur in Europa, sondern auch in Nordamerika, Asien und anderen Ländern. Grundfos liefert Pumpen für alle möglichen Arten von Fernwärmenetzen, von In-line-Pumpen bis hin zu Blockpumpen und von Pumpen mit horizontal geteiltem Gehäuse bis hin zu mehrstufigen Pumpen, sowie Dosierpumpen für die Wasseraufbereitung. Grundfos liefert außerdem Kontrollsysteme und Support-Tools.

Weitere Informationen finden Sie hier

 





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