Extended sector coupling systems of district heating and cooling technology using CO2 as a heat transfer medium

Das Projekt CO₂inloop hat zum Ziel, das Konzept der CO₂-Netze für Wärme und Kälte weiterzuentwickeln. CO₂-Netze können für die Versorgung von Verbrauchern in dicht besiedelten städtischen Regionen mit emissionsarmen Energiedienstleistungen eingesetzt werden. In Regionen, in denen Fernwärme und -kälte bereits in großem Umfang genutzt werden, bietet ein CO₂-Netz die Möglichkeit den Investitions-bedarf durch Verwendung von nicht isolierten Rohren mit geringerem Durchmesser zu vermindern und unterstützt den Übergang zu erneuerbaren Wärmelösungen durch Elektrifizierung mit Hilfe von Wärmepumpen.

Bisherige Arbeiten zu CO₂-Netzen basieren auf konstanten Druck-niveaus. Bei der Wärmeübertragung zwischen den Netzen und den Verbrauchern kommt die hohe Verdampfungsenthalpie von CO₂ bei etwa 50 bar zum Tragen. Das bedeutet, dass die Temperatur in den Leitungen zwischen 10 und 16°C liegt. Das Projekt CO₂inloop zielt darauf ab, die Flexibilität solcher CO₂-Netze durch die Variation des Druckniveaus zu erhöhen. Die Anpassung des Druckniveaus in den CO₂-Netzen beeinflusst die CO₂-Masse im Kreislauf. CO₂-Speichersysteme können die schwankende CO₂-Masse im System kompensieren, was zu einer Erhöhung des Flexibilitätspotenzials und zu weiteren Sektor-kopplungslösungen führt, wie z.B. der Integration von Solid Oxid Fuel Cells (SOFC), die Erdgas oder Biogas mit einem hohen elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 60% verarbeiten können.

Im Rahmen des Projekts werden CO₂-Netze im Vergleich zu konven-tionellen Fernwärmesystemen aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht untersucht, einschließlich möglicher Systemerweiterungen und neuen Steuerungsalgorithmen.

Zur Analyse der CO₂-Netze kommt innovative Simulationssoftware zum Einsatz, die auf der sogenannten Soft-Sensor-Technologie basiert. Diese Technologie wird derzeit für die Simulation von wasserbasierten Wärmenetzen eingesetzt und wird in CO₂inloop erstmals auch für CO₂-Netze verwendet. Eine thermohydraulische Echtzeitsimulation eines CO₂-Netzes soll eine realitätsnahe Überwachung mit sicherheits-steigernden Effekten möglich machen.

• Prozess Optimal CAP GmbH
• Reiterer & Scherling GmbH
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