Wie FlOw4Heat neue Spielräume für Energieversorger und Industrie eröffnet

Im FFG-geförderten Forschungsprojekt FlOw4Heat (Flexible Operation Networks for District Heating) entwickelt das Forschungszentrum Energie der FHV neue Simulations- und Optimierungswerkzeuge, um Fernwärmenetze flexibler, effizienter und systemdienlicher zu betreiben.

Wärmewende unter steigender Komplexität

Die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung zählt zu den anspruchsvollsten Aufgaben der Energiewende. Fernwärmenetze stehen vor grundlegenden Veränderungen: Der verstärkte Einsatz erneuerbarer Erzeugungstechnologien wie Großwärmepumpen, die Integration industrieller Abwärme, sinkende Vorlauftemperaturen sowie die Kopplung mit dem Stromnetz über Power-to-Heat-Anwendungen, zur Nutzung von erneuerbaren Überschüssen, verändern Planung und Betrieb grundlegend. Die Netze werden dynamischer, stärker vernetzt und damit deutlich komplexer. Klassische Planungs- und Betriebsansätze stoßen dabei zunehmend an ihre Grenzen. Insbesondere dann, wenn Versorgungssicherheit, Effizienz und Klimaziele gleichzeitig erreicht werden sollen.

Simulation und Optimierung für moderne Fernwärmenetze

Genau an dieser Schnittstelle setzt das Projekt FlOw4Heat an. Am Forschungszentrum Energie der FHV entstehen eigene Simulationsmodelle, die eine ganzheitliche Analyse von Fernwärmesystemen ermöglichen. Durch die Verknüpfung von Wärmenetzsimulation, Lastprognosen und Optimierungsalgorithmen lassen sich unterschiedliche Zukunftsszenarien systematisch untersuchen und bewerten.

„Ein zentraler Mehrwert liegt in der Kopplung der Wärmenetzsimulation mit einer bestehenden Stromnetzsimulation, um integrierte Strom- und Wärmesysteme realitätsnah abzubilden“, erklärt Elias Eder, Projektleiter am Forschungszentrum Energie der FHV. „Unsere Modelle validieren wir mit Realdaten von Wärmenetzbetreibern. Ein für uns entscheidender Schritt, um Forschung und Praxis eng miteinander zu verzahnen.“

Klare Vorteile für Wärmenetzbetreiber und Energieversorger

Für Wärmenetzbetreiber und Energieversorger schaffen die im Projekt entwickelten Methoden neue Entscheidungsgrundlagen. Sie unterstützen sowohl strategische Planungsentscheidungen – etwa zur technischen Einbindung industrieller Abwärme – als auch operative Entscheidungen im laufenden Netzbetrieb. Bestehende thermische Flexibilitäten, etwa durch zentrale Wärmespeicher oder verbraucherseitige Puffermöglichkeiten, können gezielt genutzt werden, um Lastspitzen abzufedern und Effizienzpotenziale zu erschließen. Damit stärken Fernwärmenetze ihre Rolle als aktives Flexibilisierungsinstrument im integrierten Energiesystem.

Neue Perspektiven für Industrie und Kommunen

Auch Industrieunternehmen mit Abwärmepotenzial profitieren vom Projektoutput. Die entwickelten Modelle ermöglichen es, die technische Umsetzbarkeit unterschiedlicher Einspeiseszenarien zu untersuchen – ein wichtiger erster Schritt, um bislang ungenutzte Abwärme systematisch in Fernwärmenetze einzubinden, statt sie ungenutzt an die Umwelt abzugeben.

Für Kommunen und die öffentliche Hand sind sogenannte Modellregionen besonders wertvoll: Sie erhöhen die Akzeptanz in der Bevölkerung und liefern belastbare Daten für kommunale Energiekonzepte. In Verbindung mit den entwickelten Simulationstools aus dem Projekt Hub4FlECs, das ebenfalls vom Forschungszentrum Energie der FHV durchgeführt wird, lassen sich Effekte nicht nur auf Ebene des Wärmenetzes, sondern auch im übergeordneten Energiesystem unter Berücksichtigung von Batteriespeichern, PV-Anlagen und E-Mobilität darstellen.

Damit eröffnet das Projekt nicht nur neue technische Möglichkeiten, sondern liefert auch belastbare Entscheidungsgrundlagen für Investitionen und kommunale Energieplanung.

Brücke zwischen Modellierung und industrieller Realität

Ein zentraler Erfolgsfaktor des Projekts FlOw4Heat ist die enge Verzahnung von wissenschaftlicher Modellierung und industrieller Anwendung. Die Forschenden der FHV arbeiten dabei direkt mit Unternehmen zusammen und beziehen reale Betriebs- und Systemdaten in die Entwicklung integrierter Energiesystemmodelle ein. Gerade in der Energiesystemforschung ist diese Nähe zur Praxis entscheidend, um realistische Annahmen zu treffen und belastbare Ergebnisse zu erzielen.

„Für eine valide Energiesystemmodellierung sind Realdaten ebenso unverzichtbar wie ein tiefes theoretisches und praktisches Verständnis der Systeme selbst“, betont Eder. „Der größte Mehrwert entsteht an der Schnittstelle zwischen Forschung und Anwendung, denn dort treffen wissenschaftliche Methoden auf konkrete industrielle Fragestellungen.“

Die im Projekt entwickelten Werkzeuge und Methoden werden zudem als Open Source veröffentlicht. Dieser Ansatz stärkt die wissenschaftliche Transparenz und ermöglicht es, die Ergebnisse über einzelne Projekte hinaus - sowohl für die Forschungsgemeinschaft als auch für Unternehmen, die an der Weiterentwicklung nachhaltiger Energiesysteme arbeiten - nutzbar zu machen.

Kontakt

Dr.-Ing. Elias Eder, BSc, MSc
Senior Scientist
Forschungszentrum Energie

+43 5572 792 3810
elias.eder@fhv.at