Kartierung der Energienutzung für ein Europa ohne fossile Brennstoffe

Kartierung der Energienutzung für ein Europa ohne fossile Brennstoffe

Die Heat Roadmap Europe liefert die Daten, die Ingenieure für die Dekarbonisierung von Heiz- und Kühlsystemen benötigen. Lernen Sie das Projekt kennen, das EMB3Rs inspiriert hat und unseren Energiesektor umgestaltet.

Als der dänische Premierminister Anders Fogh Rasmussen 2006 ankündigte, dass er seine Nation von fossilen Brennstoffen wegbringen wolle, hörte der junge Ingenieur Brian Vad Mathiesen zu.

Vad Math iesen arbeitete bereits als Energie- und Umweltplaner und sollte bald Assistenzprofessor für Energieplanung und erneuerbare Energiesysteme an der Universität Aalborg werden. Und was für die Welt der nachhaltigen Energie wichtig ist, er hatte eine klare Vorstellung davon, wie man Rasmussens Forderungen erfüllen könnte.

"Ich erinnere mich, dass ich unseren Premierminister sagen hörte, dass er die fossilen Brennstoffe loswerden wollte, und dachte, okay, wir müssen einen Plan machen, um das zu tun", sagt er. "Dazu gehörte es, lokal zu investieren und Synergien zu schaffen, zum Beispiel zwischen Fernwärmesystemen, Strom- und Gasnetzen."

"Wir hatten auch gesagt, dass dies bis 2050 geschehen sollte, und jetzt reden alle davon, bis 2050 ein Land ohne fossile Brennstoffe zu schaffen", lacht er.

Auf dem Weg dorthin hatte Vad Mathiesen jedoch auch festgestellt, dass das Wissen über nachhaltige Energie in Gebäuden spärlich war. Er fand keine Antworten auf Fragen wie: Wie stark sollten wir Häuser isolieren, was ist ein nachhaltiges Gebäude in einem zukünftigen Energiesystem und welche Rolle spielt die Fernwärme in einem solchen System?

Vor diesem Hintergrund taten er und einige Kollegen sich mit Landvermessern zusammen, um das dänische Energiesystem auf einer Karte darzustellen. Damit wollten sie Fragen beantworten, wie z. B. wie die Energiedichte im Land variiert und welche Unterschiede es bei den Netzkosten gibt, um zu verstehen, wo man Häuser isolieren und die Fernwärme ausbauen sollte. Die Heat Roadmap Europe war geboren.

"Zu dieser Zeit beinhalteten die Ideen rund um die Energieeffizienz eine Gebäudesanierung im großen Stil, was teuer und nicht sehr praktisch war", betont Vad Mathiesen. "Wir erkannten, dass wir einen ganzheitlichen Ansatz für das Energiesystem brauchten, um zu verstehen, welche Arten von Heizsystemen, Isolierung oder Energieeffizienzmaßnahmen langfristig machbar wären... und so begannen wir, Online-Karten für ganz Europa zu erstellen."

Kartierung eines Energiesystems

DerFortschritt war schnell. Die Heat Roadmap Europe startete offiziell im Jahr 2012 und umfasst mittlerweile rund 24 Partner aus acht europäischen Ländern. Das Herzstück des Projekts ist der Pan European Thermal Atlas (PETA), eine interaktive Karte, die Daten zum EU-weiten Wärmebedarf und, was besonders wichtig ist, zum lokalen Wärme- und Kältebedarf und -angebot zeigt. Zoomen Sie in eine beliebige Stadt in Europa, und PETA liefert Daten über den Energieverbrauch, einschließlich Warmwasser, verfügbare Abwärmeressourcen, das Potenzial für erneuerbare Energieressourcen sowie Informationen über die nahe gelegene Fernwärme- und Fernkälteversorgung.

"Heizen und Kühlen ist für die meisten Menschen ein langweiliges Thema, aber wir haben immer mehr Erkenntnisse darüber gewonnen, wie wichtig es für das gesamte Energienetz ist und vor allem, was wir vor Ort damit machen können", sagt Vad Mathiesen.

In der Tat ist der Bereich Heizung und Kühlung zwar der vielfältigste Sektor des europäischen Energiesystems, aber auch der am wenigsten kartografierte - und PETA hat dies geändert. PETA hat dies geändert. Entscheidend ist, dass die Daten zeigen, dass es in ganz Europa riesige, ungenutzte Wärmeüberschüsse gibt, die fast den gesamten Wärmebedarf decken könnten.

"Im dänischen Fall nutzen wir immer noch nur 5 bis 10 % unserer überschüssigen Wärme, aber angesichts der jüngsten Gesetzesänderungen hoffe ich, dass diese Zahl innerhalb der nächsten fünf Jahre auf 40 % steigen wird", sagt Mathiesen. "Ich glaube auch, dass wir in ganz Europa bis zu 30 % der überschüssigen Wärmequellen nutzen könnten - das ist eine Menge und würde die Energie für alle viel billiger machen."

Die Daten zeigen auch, dass eine Netto-Null-Emission von Kohlendioxid in ganz Europa erreichbar ist. Dies erfordert jedoch mehr als 21.500 neue Fernwärmesysteme, um mehr Gebäude mit Wärme zu versorgen, sowie milliardenschwere Investitionen in bessere Gebäude bis 2050.

"Wir müssen unsere Häuser so gut wie möglich sanieren, aber wir müssen auch neue thermische Fernwärmenetze ausrollen, die Gebäude mit Wärme versorgen können, und uns auf Energieeffizienz konzentrieren", sagt Vad Mathiesen. "Heizung und Kühlung werden in den zukünftigen Energiesystemen eine große Rolle spielen, vor allem wenn wir beginnen, sie mit anderen Energiesektoren wie Strom, Gas und flüssigen Brennstoffen zu integrieren."

Die Wärme hervorheben

Wie Vad Mathiesen ist sich auch Dr. Zenaida Mourão sicher, dass Heizen und Kühlen für die Energiesysteme von morgen entscheidend sein werden. Mourão leitet die Energy Group am portugiesischen INEGI - Institute of Science and Innovation in Mechanical and Industrial Engineering - und ist auch Koordinatorin des EMB3Rs-Projekts.

Sie sagt: "Die Heat Roadmap Europe zeigt Regionen mit Wärmeüberschuss und Regionen mit hohem Bedarf und hat wirklich deutlich gemacht, dass es eine Menge überschüssiger Wärme aus den Industriesektoren gibt, die anderweitig genutzt werden kann."

"Dieses Projekt hat uns inspiriert und war Teil unserer Rechtfertigung für EMB3Rs, und es wird auch in Zukunft eine potenzielle Datenquelle für uns sein", fügt sie hinzu.

Im Moment ist eine Reihe von EMB3Rs-Partnern damit beschäftigt, eine Plattform aufzubauen, die überschüssige Kälte/Wärme aus der Industrie an die Endverbraucher vermittelt. Derzeit wird eine Reihe von Softwaremodulen entwickelt, die das Angebot und die Nachfrage nach thermischer Energie von verschiedenen Akteuren abbilden und versuchen, die günstigste Option zur Anbindung der Nutzer zu finden.

Ein solches Modul berechnet zum Beispiel die Kosten für die Einrichtung eines Netzwerks und berücksichtigt dabei die Technologien, die für die Verbindung von Wärme- und Kälteanbietern mit den Nutzern eingesetzt werden könnten. Währenddessen betrachtet ein anderes Modul die verschiedenen Geschäftsmodelle, die zum Aufbau eines solchen integrierten Energiesystems verwendet werden könnten.

Laut Mourão hat die aktuelle Coronavirus-Pandemie den Fortschritt behindert, da sich die Produktion in einigen Branchen verlangsamt hat, aber sie freut sich darauf, echte Ergebnisse zu sehen, bevor das Projekt im August 2022 endet. "Ich sehe, dass sich eine Art industrielle Symbiose entwickelt, in der zum Beispiel ein Industriepark Abwärme hat, die von einer anderen Einheit genutzt wird", fügt sie hinzu. "Wir betrachten Städte als lebende Organismen, in denen das, was von einem nicht genutzt wird, eine wertvolle Ressource für einen anderen ist."

In diesem Zusammenhang entwickeln Mourão und EMB3Rs Kollegen ein "Serious Game", in dem Energieagenturen, Kommunen und Ingenieurstudenten nachhaltige Energienetzwerke auf der Basis von Wärmenutzung und -produktion innerhalb einer beliebigen Stadt simulieren können.

"Ich würde mir wirklich wünschen, dass EMB3Rs zu einem Portfolio von Werkzeugen wird, mit denen Ingenieurstudenten verschiedene Wege zur Planung von Energiesystemen finden, denn sie werden die Welt von morgen bauen", sagt sie. "Auch die Tatsache, dass die Plattform auf einer so lokalen Ebene genutzt werden kann und die Menschen befähigt, lokale Entscheidungen zu treffen, um die lokale Nachhaltigkeit zu erhöhen - das ist wirklich spannend."

Und Vad Mathiesen stimmt dem zu. Als einer der Gründer der Heat Roadmap Europe ist er ermutigt, parallele Projekte wie EMB3Rs zu sehen, die "das Wissen verbreiten", und er ist fest davon überzeugt, dass lokales Wissen entscheidend für den zukünftigen Fortschritt ist.

"Wenn man lokale Informationen bereitstellt, die konkret genug sind, um Maßnahmen zu ergreifen, dann schafft das lokales Interesse", sagt Vad Mathiesen. "Es gab einen echten Mangel an Daten zum Thema Heizen und Kühlen, aber wir liefern jetzt die Puzzleteile, mit denen die lokalen Akteure etwas anfangen können."

"Nachdem ich jahrelang damit gearbeitet habe, glaube ich jetzt, dass lokale Eigenverantwortung entscheidend ist, damit etwas passiert", fügt er hinzu. "Ohne sie werden wir leider keine Veränderung sehen."

Autorin: Rebecca Pool