Abwärme_4_Kapfenberg - 100 % industrielle Abwärmeauskopplung Kapfenberg

Ausgangssituation / Motivation

Entsprechend den Ergebnissen des in der Endphase befindlichen Projektes "Kapfenberg_2_zeroCO2" hinsichtlich Klimaneutralitätsfahrplan-Erstellung der Industriestadt Kapfenberg wurde festgestellt, dass aktuell die lokale Fernwärmeversorgung zu zirka 84 % auf Erdgas und nur der restliche Wärmebedarf auf industrieller Abwärme basiert. Es hat sich auch gezeigt, dass die Verfügbarkeit von Abwärme in der Industriestadt so hoch ist, dass selbst bei der geplanten Verdreifachung der Fernwärmeabnahme bilanziell ausreichend industrielle Abwärme vorhanden wäre.

Aktuell gibt es in Kapfenberg zwar Bestrebungen den Anteil an industrieller Abwärme zu steigern, und Gas durch Biomasse zu ersetzen, aber eine Abwärmenutzung von 100 % wird noch nicht verfolgt. Für eine 100 % Einbindung der industriellen Abwärme braucht es einen saisonalen Wärmespeicher, da Abwärmeverfügbarkeit und Wärmeverbrauch zeitlich verschoben sind. Insbesondere im Winter ist der Wärmebedarf deutlich höher als im Sommer und industrielle Abwärme ist auf Grund von sogenannten Batch-Prozessen diskontinuierlich.

Auf Basis von "Kapfenberg_2_zeroCO2" konnte festgestellt werden, dass die lokalen Voraussetzungen durch die zahlreichen aufgelassenen Bergstollen zur Schaffung eines großen Wärmespeichers gegeben sind. Laut einer soeben fertiggestellten Studie im Auftrag der Europäischen Investitionsbank ist der wirtschaftlichste Technologiemix in städtischen Wärmenetzen 4.0 die Kombination aus einer günstigen Wärmequelle (z.B. Abwärme) mit 85 % Jahresdeckungsgrad und einer Wärmepumpe. 

Umgelegt auf Kapfenberg würde das bedeuten, dass industrielle Abwärme einen Saisonalspeicher speisen könnte und zu Zeiten von überschüssigem erneuerbarem Strom die Wärmepumpe aktiviert wird.

Durch diese Kombination wird die Abwärmeauskopplung maximiert und Biomasse für andere Anwendungen „freigemacht". Durch die P2H-Anwendung (Wärmepumpe) wird einerseits das Stromnetz entlastet, indem der Überschussstrom durch eine Wärmepumpe „veredelt" wird und andererseits stellt sie sicher, dass bei Abschaltungen der Industrie etc. der Wärmebedarf gedeckt werden kann (Back-up System).

Der oben dargestellte Ansatz der Abwärmeauskopplung Maximierung unterscheidet sich gänzlich von einer "Beimischung", wobei zahlreiche Problemstellungen für die Industriestadt Kapfenberg gelöst werden müssen.

• Wo und wie könnte ein saisonaler Wärmespeicher errichtet werden?
• Welcher technologische Mix eignet sich für das Konzept?
• Welche Investitions- und Betriebskosten sind bei dem Ansatz zu erwarten?
• Was sind notwendige Umrüstungsschritte des bestehenden Fernwärmesystems?
• Welche Auswirkungen hat das Konzept auf die Stadtentwicklung und Raumplanung?

Inhalte und Zielsetzungen

• Sondierung der Machbarkeit einer Maximierung der industriellen Abwärmeauskopplung
• Sondierung eines Technologiemixes der Auskopplung, einer Back-up-Lösung und saisonale Speicherung
• Technoökonomische Analyse des Konzeptes
• Handlungsempfehlungen für die schrittweise Integration

Erwartete Ergebnisse

• Machbarkeit einer Maximierung der industriellen Abwärmeauskopplung in der Stadtgemeinde Kapfenberg auf bis zu 100 % festgestellt
• Technologiemix der Auskopplung, Back-up-Lösung und saisonaler Speicherung bekannt
• Technoökonomische Bewertung des Konzeptes
• Empfehlungen samt Aktionsplan für die schrittweise Umsetzung
• Nachhaltiger Beitrag zur Dekarbonisierung des Wärmesektors bei gleichzeitiger Minimierung / Reduktion des Biomasseeinsatzes und Entlastung des Stromnetzes

Projektleitung

4ward Energy Research GmbH

Weitere Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

• Ringhofer & Partner GmbH
• Stadtwerke Kapfenberg GmbH

Dr. Christof Bernsteiner
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A-8020 Graz
 
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