Optimierte Kraftwerkseinsatzplanung in der Sektorenkopplung

Auf Basis des Monitorings und der Bedarfsplanung in Form der Wärmemengenprognose ist eine Optimierung des Kraftwerkseinsatzes möglich. Da die Fernwärme häufig mit Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen erzeugt wird, die in das Stromnetz eingebunden sind, sind die produzierte Wärme und der Strom auf zwei Märkten zu vermarkten. Einerseits muss der Fernwärmenetzbetreiber seinen Pflichten einer sicheren Wärmeversorgung seiner Endkunden nachkommen, auf der anderen Seite das Maximum in der Vermarktung des Stroms ermöglichen und die getätigten Zusagen einhalten. Das Ziel ist, das wirtschaftlich Optimum in beiden Märkten zu erreichen.

In der Konsequenz muss der Fernwärmenetzbetreiber die Flexibilität des Kraftwerksparks, aber auch des Fernwärmenetzes erst einmal kennen und für sich nutzbar machen. Wesentliche Faktoren stellen die Trägheit des Fernwärmenetzes sowie die vorhandenen Wärmepufferspeicher dar. Im Gegensatz zum Stromnetz ist im Fernwärmenetz nicht zu jedem Zeitpunkt ein gleichzeitiger Verbrauch zur Erzeugung sicherzustellen. Vielmehr dient das Transportmedium Wasser mit seiner hohen spezifischen Wärmekapazität als Speichermedium. Dieses wird verwendet, um bei bestimmten Preissignalen die Stromerzeugung zu erhöhen und die Wärmeerzeugung zu drosseln. Fernwärmenetzbetreiber nehmen somit aktiv die Rolle des Aggregators im Verteilnetz ein, wie es die neue Novelle des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) vorsieht.

Die optimierte Kraftwerkseinsatzplanung mit Grid Insight: Heat enthält eine Verteilung der Wärmeproduktion auf die Erzeuger abhängig von ihrer spezifischen Kostenstruktur und unter Berücksichtigung der Teillastfähigkeit sowie technischer Restriktionen, z. B. die Anfahrtszeit der Anlage (Bild 3). Ziel der Optimierung des Kraftwerkseinsatzes ist eine möglichst perfekte kaufmännische sowie technische Fahrweise, um eine sektorenübergreifende Erlösmaximierung zu erreichen. Aktuell verwendet Grid Insight: Heat bereits mehr als sechs Restriktionsarten, die in Absprache mit den Fernwärmenetzbetreibern erweitert werden können.

Alle Maßnahmen des Monitorings, der Prognose und der Optimierung wirken sich direkt oder indirekt auf die Minderung der CO₂-Emissionen aus und sind somit ein erster Baustein auf dem Weg zur „grünen“ Fernwärme.

Klimaziele operativ umsetzen – CO₂-Einsparpotenziale in der Fernwärme heben

Beim Transformationsprozess zur grünen Fernwärme aus regenerativen Energien stehen Fernwärmenetzbetreiber vor zentralen Herausforderungen. Aus operativer Sicht sind die lokalen Ziele der Kommune sowie des Landes und Bundes in Form von Gesetzgebung, Beschlüssen usw. maßgeblich und zu berücksichtigen.

Eine einfache, komplette Umstellung auf Erzeugungsanlagen auf Basis erneuerbarer Energien ist nicht möglich, da entweder die Fläche, z. B. für  Solarthermie, oder der Brennstoff in ausreichender Menge, z. B. Biogas, fehlen. Obendrein haben nicht alle Fernwärmenetzbetreiber die Möglichkeit, industrielle Abwärme zu nutzen, da sich nicht immer ausreichend Industrie in der Nähe des Netzes als Einspeiser befindet.

Vor allem für Fernwärmenetzbetreiber, die nicht über eine ausreichende auf regenerativen Energien basierende Erzeugungskapazität und industrielle Abwärme im großen Stil verfügen, ist die Optimierung des Energieeinsatzes zur Senkung der CO₂-Emissionen quasi eine Verpflichtung. In Verbindung mit dem neuen Brennstoffemissionshandelsgesetz (BEHG), nach dem ein Preis je Tonne emittierten CO₂ zu zahlen ist, würden die Endverbraucher ansonsten die enorme Steigerung bei den Fernwärmepreisen sehr stark spüren.

Aus diesem Grund hilft beispielsweise das Monitoring mit Grid Insight: Heat, lastrelevante Verbraucher zu erkennen und die Auswirkungen von Kleinstmengen für die Gesamtbereitstellung von notwendiger Fernwärme zu analysieren. Vor allem die Einbeziehung von Kleinstwärmemengen in Netzen ohne auf regenerative Energien basierende Erzeuger und große industrielle Abwärme müssen auf dem Weg zur „grünen“ Fernwärme nutzbar gemacht werden.