In dem kooperativen Forschungsprojekt mit Projektpartnern aus Dänemark und Österreich „CO2inloop“ wird die Verwendung eines CO2 Fernwärme- und Kältenetzes anstatt eines konventionellen Netzes, welches Wasser als Wärmeträgermedium verwendet, untersucht. Dieses könnte gerade in der urbanen Wärmeverteilung einige entscheidende Vorteile bieten.
Durch unterschiedliche Druckniveaus in den beiden Leitungen, ergibt sich ein Rohrabschnitt, in welchem sich das CO2 in flüssigem Zustand befindet und einen Rohrabschnitt in welchem dieses gasförmig ist. Durch die hohe Verdampfungsenthalpie von CO2 bei einem Druckniveau von ungefähr 50bar wird eine Netztemperatur des Netzes von ungefähr 10 – 16°C ermöglicht. Dadurch werden die Netzausbaukosten erheblich gesenkt, da keine Isolierung der Rohrleitungen notwendig ist. Ebenfalls bietet diese Temperatur eine Synergie zwischen Wärmebereitsteller und Verbraucher, da beispielsweise die anfallende Wärme an den Übergabestationen der Verbraucher im Kühlbetrieb, in das Netz rückgespeist werden kann. Als Wärmequelle können Erdwärmesonden oder Oberflächenwässer dienen.
Ebenfalls ist ein Fluss des Netzes in beide Richtungen möglich, dies erlaub einen simultanen Kühl- und Heizbetrieb des Netzes. Bei Kühlbedarf wird CO2 aus dem flüssigen Teil des Netzes entnommen und in den Übergabestationen verdampft, somit wird Wärme entzogen und Kälteleistung zu Verfügung gestellt. Im Heizbetrieb wird gasförmiges CO2 im Kondensator in dem Kältekreislauf der Übergabestationen verflüssigt, um mittels Kondensationsenthalpie Wärmeenergie für die Nutzung in dezentralen Wärmepumpen zu Verfügung zu stellen.
Im Rahmen des Projektes wird werden thermohydraulische Simulationen des Netzbetriebes mit unterschiedlicher Software durchgeführt. Auf die rechtlichen Rahmenbedienungen in Dänemark und in Österreich für die Errichtung und den Betrieb eines solchen CO2 Netzes wird auch Augenmerk gelegt.
Für die ökonomische und technische Betrachtung werden unterschiedliche Szenarien definiert. In Szenario 1a wird das CO2 Netz nur zur Bereitstellung von Kälte genutzt, hierbei wird davon ausgegangen, dass die Verbraucher bereits an eine Wärmebereitstellung angebunden sind
Abbildung 1: Hydraulisches Schema für den Kühlbetrieb
Das Szenario 1b bildet den Fall ab, bei dem das CO2 Netz die Rolle eines Fernkältenetzes im Sommer und die Rolle eine Fernwärmenetzes im Winter einnimmt. Ein gleichzeitiger Heiz- und Kühlbetrieb, welcher beispielsweise bei dem Bezug von Prozesskühlung auch im Winter gegeben wäre, wird in diesem Szenario nicht betrachtet.
Abbildung 2: Hydraulisches Schema für den Heizbetrieb
In Szenario 1c wird der gleichzeitige Heiz- und Kühlbetrieb betrachtet. Dabei wird davon ausgegangen, dass auch ein Prozesskältebedarf im Winter vorherrscht.
Abbildung 3: Hydraulisches Schema für den kombinierten Betrieb
Ziel des Projekts ist ebenfalls die Entwicklung neuer Betriebsmodelle, um einer Marktreife des Systems voranzutreiben. Eine ökonomische Betrachtung des Systems im Vergleich zu konventionellen Netzen wird ebenfalls im Rahmen des Projekts durchgeführt.
