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AEE – INSTITUT FÜR NACHHALTIGE TECHNOLOGIENwww.aee-intec.at

AEE – Institut für Nachhaltige Technologien (AEE INTEC)

8200 Gleisdorf, Feldgasse 19, Österreich


AEE – Institut für Nachhaltige Technologien (AEE INTEC)

8200 Gleisdorf, Feldgasse 19, Österreich

Flexibilität und Großwärmespeicher als essentielle Elemente einer nachhaltigen Wärmeversorgung

Resultate und Umsetzungen aus den Leitprojekten ThermaFLEX und gigaTES

Ingo Leusbrock, Wim van Helden, Christian Fink

AEE – INSTITUT FÜR NACHHALTIGE TECHNOLOGIENwww.aee-intec.at Flexibilität und Großwärmespeicher als essentielle

Elemente einer nachhaltigen Wärmeversorgung

| 18.09.2019

Die Rolle der Wärmeversorgung am Gesamtenergiebedarfin Österreich

▪ >50% des Gesamtenergiebedarfs von insg. 311 TWh/a in Österreich für Wärmebereitstellung

▪ 24% des Wärmebedarfs wird über Fernwärme bereitgestellt − 38 TWh / a

Bildquelle: AEE. Daten: Statisik Austria 2017



| 18.09.2019

Mehr als 3000 Fernwärmesysteme in Österreich



| 18.09.2019

Verteilung der Fernwärmesysteme nach Jahresverbrauch

42% 41,88%

10,90%

2,20% 2,35%

0,08% 0,47%

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

0≤1 GWh 1≤10 GWh 10≤30 GWh 30≤50 GWh 50≤300 GWh 300≤500 GWh >500 GWh

Ge

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[GW

h / a

]

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[ %

]

Kategorie

% of total "Municipalitites with DH" in the Group Total DH Consumption in the Group, GWhProzentualer Anteil der Kategorie Gesamtverbrauch pro Kategorie



| 18.09.2019

Was sind die aktuellen Herausforderungen für die Fernwärme?

Wir brauchen flexible Fernwärmesysteme!

Wir brauchen Umsetzungs- und Demonstrationsprojekte!

Einbindung

(fluktuierender)

Erneuerbare &

Abwärme

Dekarbonisierung

(bei anhaltend

geringen Preisen

für fossile

Energieträger)

Ausbau,

Instandhaltung

und

Modernisierung

Digitalisierung

Sektorkopplung

Resilienz &

Versorgungs-

sicherheit



| 18.09.2019

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

0:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:000:00

MW

Strombedarf Österreich Wärmebedarf Österreich

Jan.2016 Juli 2016 Dez 2016

*grobe Abschätzung des Lastgangs der Wärme auf Basis der Statistik Austria / ENTSO-E /BMWFW/AGGM Report 2044) (Tobias Weiß – AEE INTEC)

Load: Power Austria 2016 *Load: Heating Austria 2016

Wär

me

Strom

Schwankungen Strombedarf und Wärmebedarf AUT 2016



| 18.09.2019

Elemente eines flexiblen Fernwärmesystems

Flexibilität

in der

Fernwärme

Technische Komponenten

• Erneuerbare

• Biomasse

• Solarenergie

• Wärmepumpen

• Geothermie

• Wärmespeicher

• Zentral & dezentral

• Klein & Groß

• Abwärmeeinbindung

Nicht-technische Maßnahmen

• Nutzerintegration

• Stakeholderintegration

• Innovative Geschäftsmodelle

Systemische Ansätze

• Sektorkopplung

• Intelligente Regelung

• Maßnahmen zur Senkung der Netztemperaturen

• Integrierter Planungsprozess

• Monitoring und Optimierung

• Kopplung mit räumlicher Energieplanung



| 18.09.2019

gigaTES und ThermaFLEX – 2 Leitprojekte für die Flexibilisierung der Fernwärme

▪Entwicklung von Konzepten für Großwärmespeicher für österreichische Rahmenbedingungen

▪ 19 internationale Partner aus Industrie & Forschung

▪www.gigates.at

▪Demonstrationsprojekt mit 7 Demonstratoren in Österreich

▪ 27 Partner aus Industrie & Forschung

▪ http://www.thermaflex.aee-intec.at/

http://www.gigates.at/

http://www.thermaflex.aee-intec.at/


Warum Großwärmespeicher (Volumen < 2.000.000 m³)?

Quellen: Idee basierend auf Maaß, Christian, Matthias Sandrock, und

Roland Schaeffer. „Fernwärme 3.0 - Strategien für eine

zukunftsorientierte Fernwärmepolitik“. Hamburg, 26. Jänner 2015.

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INTEC

Biomasse

Solarthermie

Abwärme

Power-to-Heat

GeothermieKWK

Fernwärme

Wärmepumpen

http://www.flaticon.com/



| 18.09.2019

Warum Großwärmespeicher?

▪Einbindung unterschiedlichster Wärmequellen

▪Ausgleich von Lastschwankungen

▪Saisonale Speicherung von Wärme

▪Maximieren der Einspeisung Erneuerbarer Energien

▪Kopplung mit Elektrizitätsnetz (Power to Heat)

▪Mehr Flexibilität…Biomasse

Solarthermie

Abwärme

Power-to-Heat

GeothermieKWK

Fernwärme

Wärmepumpen



| 18.09.2019

Stand der Technik bei Großwärmespeicher

▪Großwasserspeicher in Deutschland und Dänemark mit Volumen bis zu 200.000m³

Source Mangold, 2011

Marstal (DK) 2012:

75.000 m³ Water

Eggenstein (D) 2007: 4.500 m³

Voyens (DK) 2015:

200.000 m³ Water

Bildquelle: Ramboll



| 18.09.2019

Speicher in Österreich?

Theiß50.000 m³

Durchmesser 50 mHöhe 25,7 m

Sourc

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, 2013

Salzburg Nord29.000 m³

Durchmesser 44 mHöhe 29 m



| 18.09.2019

Wie groß sind 2.000.000 m³?

42 m



| 18.09.2019

Herausforderung für Großwärmespeicher in Österreich

▪Erfahrungen im Bau von Großwasserspeichern aus Dänemark nicht 1:1 auf Österreich und Mitteleuropa übertragbar

▪Warum?− Netzstruktur

− Höheres Temperaturniveau in der Fernwärme

− Geologische und hydrogeologische Randbedingungen

− …

Bildquelle: Ramboll



| 18.09.2019

Speicherkonfigurationen, begehbare Deckel, Materialentwicklung für Beton und Liner

Bildquelle: ste.p ZT-GmbH


Bildquelle: Smart Minerals


Bildquelle: Agru



| 18.09.2019

Inhalte und Ziel gigaTES

▪Entwicklung von− neuartigen Materialien und Komponenten− Speicherkonfiguration und Konstruktionsmethoden

▪Optimierung − der thermischen, strukturellen und systemischen Integration− der Wirtschaftlichkeit auf Material-, Komponenten- und Systemebene

▪Ziele − Umfassendes Knowhow für eine Prototypenphase für thermische

Energiespeicher im Giga-Bereich − Nationaler und internationaler Vorreiter



| 18.09.2019

ThermaFLEX - Thermal demand and supply as flexible elements of future sustainable energy systems

▪Wissenschaftliche Begleitung von 7 Demonstratoren mit Umsetzungen in der Fernwärme− 27 Partner− Start 01.11.2018, Projektdauer− Budget Forschungsprojekt 4.6 mln Euro− Budget Demonstratoren 4.8mln Euro

▪Teil der Vorzeigeregion Energie „GreenEnergyLab“− www.greenenergylab.at

http://www.greenenergylab.at/



| 18.09.2019

7 Demonstratoren in Österreich

Ökoenergiepark

Salzburg

Big Solar

Salzburg

Hochtemperatur-

Wärmepumpe

Wien - Spittelau

Abwärme aus

Abwasser Wien -

Liesing

Virtuelles

Heizwerk

Gleisdorf

100 % ern.

Fernwärme

Leibnitz

Energy Island

Weiz



| 18.09.2019

Hochtemperatur-Wärmepumpe Wien - Spittelau

▪ Installation einer Hochtemperaturwärmepumpe zur Wärmerückgewinnungaus dem Rauchgas− 110°C Einspeisetemperatur in die Fernwärme− Thermische Leistung 16 MWth

− COP > 3.4

▪ 95 GWh / a // 16.000 Haushalte

▪ Investvolumen ~18.000.000 Euro− Fördervolumen 3.000.000 Euro

▪ 11 weitere Müllverbrennungsanlagen in AUT− > 118 MWth



| 18.09.2019

Virtuelles Heizwerk Gleisdorf

▪Dezentrale & zentrale Speicherlösungen− Tankspeicher− Sorptionsspeicher

▪Sektorkopplung▪Einbindung Abwasserreinigungsanlage▪Power-to-Heat mittels Wärmepumpen

▪Niedertemperaturkonzepte▪Monitoring und Smart Control

▪ Integrierter Planungsprozess inkl. Nutzerintegration

▪ Investvolumen ~2.500.000 Euro− Fördervolumen ~1.000.000 Euro



| 18.09.2019

Passen unsere Förderinstrumente zu unseren Herausforderungen?

▪Projekte dieser Dimension übersteigen häufig den Rahmen vorhandener Förderprogramme− 1.000.000 m³ Großwärmespeicher a 30 Euro / m³ = 30.000.000 Euro

▪Geringe Förderquoten vs. hoher Innovationsgrad vs. hohes Risiko

▪Weiterentwicklung von Förderprogramme notwendig



| 18.09.2019

Förderprogramm solarthermische Großanlagen vs. BigSolar Salzburg

▪Big Solar Salzburg− 45.000 m2 Solarthermie− 65.000 m3 Großwärmespeicher− ~ 20 GWh/a

▪Einreichung 2018− Planungsstand Projektkosten: 14.290.000

€− Kollektorfläche (brutto): 45.041 m²− Nutzbarer Solarertrag: 20.230 MWh/a− Speichervolumen: 17.000 m³ (alter Öl-

Speicher wird renoviert)− …

▪Problem:− Förderprogramm solarthermische

Großanlagen hat Obergrenze von 10.000 m²



| 18.09.2019





▪ Langfristigkeit & Planungssicherheit− Ausreichende Finanzierung− Klar strukturierte und transparente Einreichverfahren



| 18.09.2019

„Raus aus dem Öl!“

▪Großes Interesse, großer Impact in CO2-Reduktion− Einzelgebäude− Vermehrte Anschlüsse an Fernwärme

▪Nach wenigen Monaten Fördertopf leer− Viele Interessenten und Initiativen ohne

Förderungen

▪Neustart jetzt ab 23.09.



| 18.09.2019





▪ Langfristigkeit & Planungssicherheit− Ausreichende Finanzierung− Klar strukturierte und transparente Einreichverfahren

▪Alternative Finanzierungsmöglichkeiten? Andere Ansätze?



| 18.09.2019

TrustEE - Finanzierung und Umsetzung von Energieeffizienz und Erneuerbaren in der Industrie

▪Technisch gut konzipierte Projekte scheitern an der geeigneten Finanzierung − Schwierigkeiten in der Risiko-Bewertung innovativer Projekte− Hohe Transaktionskosten bei vergleichsweise geringem Kapitalbedarf− Geforderte Kredit- und Leistungsgarantien für kleine und mittlere

Unternehmen− Kein standardisiertes Vorgehen (derzeit nur im Gebäudebereich)

▪TrustEE Securitization Vehicle− „Verbriefungszweckgesellschaft“, die einer speziellen

Kapitalmarktregulierung unterliegt− TrustEE - Plattform ist Berater des Securization Vehicle und bereitet die

Forderungsankäufe durch „high-level“ Projektbewertung vor

▪Absatz-Finanzierungsmodell zur Risikoverminderung und Standardisierung

This project has received funding from the

European Union‘s Horizon 2020 research and

innovation programme under grant agreement

No 696140



| 18.09.2019

gigaTES und ThermaFLEX – 2 Leitprojekte für die Flexibilisierung der Fernwärme

▪Entwicklung von Konzepten für Großwärmespeicher für österreichische Rahmenbedingungen

▪ 19 internationale Partner aus Industrie & Forschung

▪www.gigates.at

▪Demonstrationsprojekt mit 7 Demonstratoren in Österreich

▪ 27 Partner aus Industrie & Forschung

▪ http://www.thermaflex.aee-intec.at/

http://www.gigates.at/

http://www.thermaflex.aee-intec.at/

Danke für Ihre Aufmerksamkeit

Ingo Leusbrock

Mail: [email protected]

Twitter: @leusbrocki

www.aee-intec.at

http://bit.ly/AEEINTEC_Researchgate

mailto:[email protected]

http://www.aee-intec.at/

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