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Kurztitel: NENIA – Netzgebundene Nutzung industrieller Abwärme
Förderkennzeichen: 03ET1302A, 03ET1302B
Status: Laufend
Laufzeit: 08/2015 bis 07/2018
Themen: Energieplanung für Städte, Wärmenetze & Kältenetze, Abwärmenutzung, Modellierung & Simulation, Wirtschaftlichkeitsanalysen, Exergetische Optimierung
Standort: Wilckensstraße 3, 69120 Heidelberg
Innovation: Erstmaliger kleinräumiger Abgleich aller industriellen Abwärmequellen mit der langfristigen Wärmeverbrauchsentwicklung im Wohn- und Nichtwohngebäudebestand
Schlagworte:

Quintessenz

  • Theoretisches Potenzial von bis zu 300 PJ hochtemperierter und 160 PJ niedrig temperierter Abwärme
  • Forscher ermitteln erstmals flächendeckend industrielle Abwärmeströme an Industriestandorten
  • Deutschlandweites Abwärmekataster enthält derzeit Daten von 4.000 Standorten verschiedener Branchen und Produktionsprozesse
  • Abgleich von Abwärmeangebot und Wärmenachfrage im Gebäudebestand verbessert die integrierte Wärmenutzung

Im Projekt NENIA wird erstmals ein deutschlandweites Abwärmekataster aller Industriestandorte erstellt und mit einem Wärmeatlas des energetisch typisierten Wohn- und Nichtwohngebäudebestands abgeglichen. Damit lassen sich die Potenziale industrieller Abwärme bestimmen, die in Wärmenetze eingespeist und zur Versorgung von Gebäuden und Quartieren verteilt werden können.

Projektkontext

Abwärmenutzung ist ein bedeutendes Effizienzfeld. Bisherige Abschätzungen des Forschungsprojekts gehen von bis zu 300 PJ hochtemperierter Abwärme (>140 °C) und 160 PJ niedrig temperierter Abwärme (60-140°C) aus Industrieprozessen aus. Sie könnten unter anderem über die Einspeisung in Wärmenetze zur Wärmeversorgung weiterer Gebäude genutzt werden. Um die integrierte Wärmenutzung über Betriebsgrenzen hinaus zu verbessern, fehlt es an einer umfassenden und systematischen Erhebung des nutzbaren Abwärmepotenzials aus verschiedenen industriellen Produktionsprozessen. Dies erfordert eine räumlich-zeitlich hochaufgelöste Erfassung und Verschneidung von Abwärmeangebot und Wärmenachfrage, eine sogenannte Wärmequellen-Wärmesenkenanalyse.

Fokus

Ziel des Projekts ist es, ein bundesweites Abwärmekataster zur Potenzialbewertung und verstärkten Nutzung industrieller Abwärme in Wärmenetzen zu erstellen. Dafür werden erstmals flächendeckend industrielle Abwärmeströme an einzelnen Industriestandorten aus Emissionserklärungen von Verbrennungsanlagen nach der 11. Bundesimmissionschutzverordnung klassifiziert und verortet. Darüberhinuas wird basierend auf den dreidimensionalen Gebäudemodellen der Landesvermessungsämter ein umfassender, räumlich hochauflgelöster Wärmeatlas für den gesamten Wohn- und Nichtwohngebäudebestand in Deutschland erstellt und mit Sanierungsszenarien aus dem Gebäudemodell GEMOD des ifeu verknüpft. Über Praxiserhebungen in Industrieunternehmen werden spezifische Hemmnisse bei der netzgebundenen Abwärmenutzung erhoben. Die Ergebnisse werden in einer räumlichen Analyse zur Ableitung des Abwärme-Einspeisepotenzials in Wärmenetze zusammengeführt und zur Ableitung von Handlungsoptionen herangezogen. Die technische und rechtliche Nutzbarkeit des erstellten Abwärmekatasters wird überprüft.

Das ifeu bringt Kompetenzen in der Modellierung des Wärmeverbrauchs von Wohn- und Nichtwohngebäuden u.a. über das Gebäudemodell GEMOD, in GIS-Methoden zur Erstellung des bundesweiten Wärmeatlasses, Vorarbeiten zur Klassifikation industrieller Abwärmeströme ein und zur Gestaltung der politischen Rahmenbedingungen der Abwärmenutzung ein.

Die GEF Ingenieur AG hat bereits in einem Vorgängerprojekt bei der Erstellung eines bundesweiten digitalen Wärmeatlas mitgewirkt sowie zahlreiche Wärmeatlanten im Rahmen von Versorgungskonzepten erstellt.

Die Geomer GmbH bringt technisches Know-How zur Beschaffung und Aufbereitung von Geodaten ein, die Indevo GmbH als Industriedienstleister Know-How für die Durchführung der Praxisfallstudien in Unternehmen.

Schematischer Ablauf der Forschungsarbeiten

© ifeu, GEF, indevo, geomer

Meilensteine und Erfolge

Bisher wurde eine umfassende Geodatenbank von 4.000 Industriestandorten mit Brennstoff- bzw. Prozessstromeinsätzen und nach Menge, Temperatur, Feuchte und Schadstoffbelastung klassifizierter Abgasströme erstellt. Bilanziell werden damit knapp 90% des industriellen Brennstoffeinsatzes und rund 75% der Prozesswärme aus Strom abgedeckt. Zusätzlich wurden die 3D-Gebäudemodelle aller Wohn- und Nichtwohngebäude energetisch klassifiziert und ein Verfahren zur Wärmeverbrauchsberechnung in Abhängigkeit energetischer Sanierungsstände entwickelt. Im Rahmen der Praxiserhebungen wurden rund 250 Industrieunternehmen mit theoretischen Abwärmepotenzialen angeschrieben. Die beschriebenen Datenebenen werden in den kommenden Monaten in einem GIS-Potenzialmodell zusammengeführt.

Bottom-Up-Berechnung des Nutzenergieverbrauchs für Raumwärme und Warmwasser im Wärmeatlas in Abhängigkeit energetischer Sanierungspfade aus dem Gebäudemodell GEMOD

© ifeu, GEF, geomer

Weitere Abbildungen

Datengrundlage des bundesweiten Wärmeatlas für Wohn- und Nichtwohngebäude (Hausumringe: © GeoBasis-DE I Geobasis NRW 2016 - unter: http://www.adv-online.de/AdV-Produkte/Weitere-Produkte/3D-Gebaeudemodelle-LoD/ )

© ifeu, GEF, geomer

Klassifikation netzgebunden nutzbarer Abwärmeströme aus Emissionsdaten einzelner Industriestandorte

© ifeu

Bilanzielle Auswertung der erfassten Brennstoffeinsätze und theoretischen Abwärmepotenziale nach Industriesektoren und Datenquellen

© ifeu

Erste Auswertung der theoretischen Abwärmepotenziale nach Temperaturniveau aus den Emissionsdaten nach 11. Bundesimmissionsschutzverordnung

© ifeu

Anwendung

Die GIS-Plattform industrieller Abwärmeströme, inklusive der räumlich verorteten Wärmesenken und Wärmenetzinfrastrukturen wird voraussichtlich bis Juni 2017 im Rahmen des Vorhabens nutzbar sein. Der neu erstellte bundesweite Wärmeatlas basiert auf kostenpflichtigen Daten und wird als Produkt der Projektpartner ifeu, GEF und geomer auf variablen räumlichen Ebenen lizensierbar sein. Die Nutzung des Abwärmekatasters wird geprüft. Ggf. werden aggregierte Ergebnisse veröffentlicht, um die Datenschutzbestimmungen der Emissionserklärungen zu befolgen.

Letzte Aktualisierung: 19. Mai 2017

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