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oemof_heat

Sektorkopplung entscheidender Schlüssel für die Integration von Erneuerbaren Energien ins Energiesystem

Die Märkte für Strom und Wärme wachsen im Rahmen der Energiewende immer stärker zusammen. Sektorkopplung ist dabei ein entscheidender Schlüssel für die Integration von Erneuerbaren Energien ins Energiesystem – etwa, indem durch Power-to-Heat Stromüberschüsse aus Erneuerbaren Energien für die Wärmebereitstellung verwendet werden. Gerade für ökonomische Betrachtungen und nachhaltige Investitionsentscheidungen muss es daher möglich sein, in Simulationen und Optimierungsrechnungen die Sektoren gekoppelt zu betrachteten. Innerhalb des open energy modelling frameworks (oemof) wurden in verschiedenen Projekten bereits Komponenten zur Betrachtung der Wärmeversorgung im Energiesystem modelliert und Fragestellungen zur Wärmewende untersucht. Das Projekt oemof_heat hat dies fortgesetzt und die Integration des Wärmesektors ins Framework umfassend umgesetzt.

Neue Tools für die Modellierung von komplexen Wärmeversorgungsszenarien

Im Zentrum von oemof_heat stand die Modellierung von komplexen Wärmeversorgungsszenarien und Strom-Wärme-Sektorkopplung in Energiesystemanalysen. Die Möglichkeit, dies in das bestehende Open-Source-Werkzeug oemof als flexibles Tool zu integrieren, wurde geschaffen. Der Schwerpunkt bei der Entwicklung der Szenarien lag auf der Versorgung von Raumwärme und Brauchwasser, der Wärmeverteilung durch Wärmenetze und auf Prozesswärme und -kälteanwendungen. Die Modellierung erfolgte mit dem Ziel, die Abbildung einer großen Bandbreite von Wärmesystemen zu ermöglichen.

oemof_heat – offene Werkzeuge für Fragestellungen der Wärmewende

Die Arbeit des oemof_heat-Projektteams bestand darin, Systeme zu charakterisieren, bestehende Komponenten zu erweitern und neue modulare Berechnungsbausteine zu entwickeln. Im Sinne der Open-Science-Philosophie setzte es auf die konsequente Verwendung von Open Source, Open Data und entsprechender Lizensierung. Zusätzlich wurden Zwischenschritte und Ergebnisse auf der OpenEnergyPlatform veröffentlicht und mit der Open Energy Modelling (openmod) Community diskutiert. Am Ende ist ein validiertes, öffentlich zugängliches Berechnungswerkzeug entstanden, mit dem bereits im laufenden Projekt praxisrelevante Systeme optimiert, analysiert und veröffentlicht wurden.

Projektlaufzeit: Juli 2017 – September 2020



Das RLI übernahm im Forschungsprojekt folgende Aufgaben:


  • Definition praxisrelevanter Wärmeversorgungssysteme und -szenarien
  • Umsetzung dieser Systeme und Szenarien in Modellkomponenten und Berechnungsfunktionen
  • Besondere Betrachtung von Kraft-Wärme-Kopplung, Power-to-Heat (Wärmepumpen und Widerstandsheizern), Solarthermie, Wärmenetzen, Wärmespeichern
  • Ausbau und Neuentwicklung von Ansätzen zur Modellierung von thermischen Energiespeichern und Netzen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Temperaturniveaus
  • Simulation und Optimierung der definierten Systeme und Szenarien
  • Veröffentlichung der Eingangsdaten, Szenarien und Ergebnisse auf der OpenEnergyPlatform
  • Integration der oemof-Anwenderinnen und -Anwender durch Dokumentation, Online-Foren und Workshops.

Diese konkreten Systeme wurden modelliert und analysiert:

  • Hochflexible Kraft-Wärme-Kopplung für die Versorgung von Fernwärmenetzen
  • Wärmeversorgung eines Quartiers
  • Großwärmepumpen in Wärmenetzen
  • Solare Kühlung eines Campusgebäudes im Oman
  • Solare Konzepte zur Meerwasserentsalzung

Diese oemof-Komponenten wurden entwickelt:

  • Kompressionswärmepumpe/-kältemaschine
  • Absorptionskältemaschine
  • Schichtenspeicher
  • Flachkollektor
  • Parabolrinnen-Kollektor
  • Wärmenetz

Alle Ergebnisse des oemof_heat Projekts im Detail stehen hier zur Verfügung:

Beuth Hochschule


innogy SE


Energieavantgarde Anhalt


GASAG


GFZ


Naturstrom


Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms (Förderkennzeichen: 03ET4047A).

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Kontakt



Caroline Möller


Projektleiterin

Jann Launer


Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Editha Kötter


Bereichsleiterin