Gesamtheitliche ökonomische Betrachtung der Fernwärmenetze und deren Ausbau für Klagenfurt und Villach

Abstract

Der Anteil der Wärmebereitstellung für Brauchwasser und Raumwärme am Gesamtenergiebedarf in Österreich liegt bei etwa einem Drittel. Dieser große Anteil rechtfertigt eine genauere Betrachtung möglicher Einsparungspotentiale. Im ländlichen Raum, ist die thermische Sanierung sowie der deutlich geringere Heizwärmebedarf von Neubauten ein langsamer Prozess, welcher den Wärmeenergiebedarf in den nächsten Jahren und Jahrzehnten reduzieren wird. In Ballungsräumen mit Fernwärmenetzen gibt es eine ungleich größere Steuerungsmöglichkeit der Art der Wärmebereitstellung durch die oft sehr breit gefächerten vertretenen Technologien. Die sogenannte Einsatzplanung entscheidet welche vorhandene Technologie welche Auslastung erfährt. Im Rahmen dieser Arbeit sollen solche für zwei Modellregionen und deren Fernwärmenetze untersucht werden. Dabei wird zum einen das älteste Fernwärmenetz Österreichs in Klagenfurt und zum anderen das Fernwärmenetz Villach betrachtet. Neben der Erarbeitung der für eine Modellierung notwendigen Daten, wird für jede Modellregion ein mathematisches Modell beschrieben. Anschließend wird ein Optimierungsproblem zur Einsatzplanung für jede Modellregion formuliert. Ziel der Optimierung ist eine Minimierung der Gesamtkosten für die Modellregion, bei gleichzeitiger Deckung des Bedarfs an Wärme und elektrischer Energie. Nach einem Referenzdurchlauf mit den erarbeiteten Daten werden weitere Fragestellungen modelliert und die Ergebnisse diskutiert. Dazu gehören verschiedene Szenarien für einen Fernwärmeausbau wie auch eine Untersuchung für eine Senkung der CO_2-Emissionen. Schließlich wird auch diskutiert wie sich Änderungen im Kraftwerkspark für die Modellregionen auswirken.

The share of heat is about one-third of the overall energy consumption in Austria. This makes it interesting for further analysis of savings in energy and costs. On the countryside, programs for thermal restorations and the lower heat demand of new buildings, start a slow process for lowering the heat demand. In conurbations with district-heating networks a bigger control of the heat production is given due to the diversified portfolio of the used technologies. The so called, applications engineering is used to schedule the heat production of the different plants. In this work, two regions of interest are examined. On the one hand, the oldest district-heating network of Austria in Klagenfurt and on the other hand the city of Villach. Beside the accumulation of data for each region, a mathematical model is introduced. The models are used for an optimization based applications engineering. The focus of the optimization is to minimize the overall system cost for the whole region, under consideration of serving the electrical as well as the heat demand. First, a reference case is calculated. Second, different scenarios are formulated to investigate the cost-effectiveness of enlarging the heating network. For another scenario, an additional constraint for the CO_2 emissions is used, to investigate it's impact on the applications engineering and the overall costs. Further scenarios are due to changes in the portfolios of the plants. For this, the impact of new technologies like heat storages is investigated.