Im EU-Projekt sEEnergies entwickelt ein Konsortium aus Universitäten und Forschungseinrichtungen einen ganzheitlichen Modellierungsansatz, um EU-weit die Potenziale für Energieeffizienz in Gebäuden, Verkehr und Industrie zu quantifizieren und dieses Wissen nutzbar zu machen.

Eine Möglichkeit für die effiziente und CO₂-arme Wärmeversorgung von Gebäuden ist die Nutzung industrieller Abwärme in Fernwärmesystemen. Energieintensive Industriestandorte aus den Branchen Chemie, Eisen und Stahl, Zement, Glas, Papier sowie Raffinerien produzieren vor allem durch Rauchgase viel überschüssige Wärme, die derzeit aber nur selten genutzt wird.

Um dieses bisher meist ungenutzte Potenzial europaweit abschätzen zu können und sichtbar zu machen, hat das Konsortium vier Datenbanken verknüpft. Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI hat als Projektpartner eine neue Methodik für die Bestimmung der Abwärmepotenziale verwendet. Dafür hat das Projektteam eine Datenbank von 1.608 Industriestandorten angelegt. In dieser werden in einem Geoinformationssystem (GIS) die Standorte als Wärmequellen mit Daten zum Wärmebedarf und zu bestehenden sowie potenziellen Fernwärmenetzen abgeglichen. Die gewonnenen Daten sind als Kartenansicht verfügbar, die Datensätze können heruntergeladen werden.

Diese erstmalige Verknüpfung der EU-weiten Datenbanken und die geographische Darstellung zeigen: In Deutschland entstehen 29 Petajoule (PJ) und in Europa 151 PJ – und damit jeweils mehr als 35 Prozent der industriellen Abwärme – maximal zehn Kilometer von bestehenden Fernwärmesystemen entfernt und könnten somit in die Systeme eingespeist werden. Bei einem Endenergieverbrauch von Fernwärme in Höhe von 1.945 PJ in der Europäischen Union könnten also EU-weit acht Prozent der heutigen Fernwärmenachfrage durch überschüssige Wärmequellen aus energieintensiven Industrien gedeckt werden, in Deutschland sind es sieben Prozent.

Projektleiterin Pia Manz vom Fraunhofer ISI fasst zusammen: »Diese Ergebnisse zeigen, dass industrielle Abwärme schon jetzt einen großen Beitrag zur effizienteren Wärmeversorgung leisten könnte. Wie dies gelingen kann, zeigt zum Beispiel die Stadt Karlsruhe: Seit 2010 wird überschüssige Abwärme aus der nahegelegenen Raffinerie in das Fernwärmesystem eingespeist und versorgt etwa 32.000 Wohnungen mit Wärme. Noch ist dies in Deutschland und Europa allerdings ein seltenes Beispiel.«

Abwärme ist zentral für zukünftige effiziente Wärmeversorgung

Mithilfe der berechneten Potenziale und der räumlichen Analyse können weitere solche Synergien identifiziert werden. Im Ruhrgebiet beispielsweise als dicht besiedelte und industriell geprägte Region sind die Potenziale besonders hoch: Große Mengen an industrieller Abwärme könnten eingebunden werden, während die bestehenden Fernwärmenetze kosteneffizient ausgebaut werden könnten.

Pia Manz betont: »Der ambitionierte Ausbau von effizienten Fernwärmenetzen und die Anbindung industrieller Abwärmequellen an Fernwärmesysteme sollten zentrale Elemente beim Übergang zu einer nachhaltigen und CO₂-neutralen Wärmeversorgung in Europa sein. Dafür müssen Hemmnisse abgebaut werden, beispielsweise durch einen Marktzugang zu Wärmenetzen für Dritte und eine Absicherung von langfristigen Lieferverträgen durch Ausfallversicherungen. Industrielle Abwärme alleine wird jedoch nicht ausreichen: Die Hauptquelle für Fernwärme müssen zukünftig Erneuerbare Energien sein, in Kombination mit Großwärmepumpen und dezentralen Wärmepumpen.«

Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI analysiert Entstehung und Auswirkungen von Innovationen. Wir erforschen die kurz- und langfristigen Entwicklungen von Innovationsprozessen und die gesellschaftlichen Auswirkungen neuer Technologien und Dienstleistungen. Auf dieser Grundlage stellen wir unseren Auftraggebern aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft Handlungsempfehlungen und Perspektiven für wichtige Entscheidungen zur Verfügung. Unsere Expertise liegt in der fundierten wissenschaftlichen Kompetenz sowie einem interdisziplinären und systemischen Forschungsansatz.