Kaltwärmenetze (KWN)

 

Systematik und Funktionsweise

Das Kaltwärmenetz, ein Zweileitersystem, versorgt über die Hausanschlüsse für Erdwärme die angeschlossenen Arbeitsmaschinen (Wärmepumpen/Kältemaschinen) mit Anergie. Das KWN ist die hydraulische Vernetzung dieser thermodynamischen Arbeitsmaschinen auf der Quellseite (Primärkreis). Der anergieseitige Wärmebeitrag befähigt zum Heizen und Kühlen mit einem Netz. Mit Strom als Exergiebeitrag decken die Wärmepumpen den jeweiligen Bedarf auf Raumheizung und Warmwasserbereitung, die Kältemaschinen den auf aktive Kühlung bzw. die Anergiepumpen den auf passive Kühlung. Heterogene Lastkonstellationen eröffnen zudem thermodynamische Kreislaufwirtschaft. Als erdgekoppeltes Anergienetzsystem ist es qualitativ und zureichend von Fernwärmenetzsystemen unterschieden.

 

Kaltwärmenetze und Sektorkopplung
Abb.: Kaltwärmenetze und Sektorkopplung

 

Sektorkopplung mit Strom

Im Status heterogener Lasten gewinnt der Anlagenbetrieb Stellschrauben für ein System zweiter Generation mit aktiver „Übersteuerung“. Auf der Grundlage eines, die Dynamik thermischer Ungleichgewichte im Primärkreis abbildenden, technischen Monitorings werden Arbeitsmaschinen stromgeführt in bzw. außer Betrieb gesetzt  oder über Motorstellventile Teile des Primärkreises  ein- bzw. ausgekoppelt. Dieser Systembetrieb 2. Generation legt Sektorkopplung zum Strom, wenn er marktseitig günstig angeboten wird, dem Betrieb aller Arbeitsmaschinen zugrunde. Das Wärmeversorgungssystem wird auf diese Angebotsfenster stromgeführt zentral übersteuert. Das technische Monitoring bildete zuvor die einzelnen Ladezustände der dezentralen Warmwasserspeicher kummulativ ab. Wenn die Summe der Ladezustände ein für den Stromversorger relevante Stromsenke darstellt und in das Angebotsfenster fällt, wird ein Summensignal an den Versorger gesandt. Dieser leitet der Systemsteuerung das Rücksignal zu, das den Strom frei schaltet und sodann die Arbeitsmaschinen zum differenzierten Aufladen der Warmwasserspeicher in Betrieb setzt. Diese stromgeführte Übersteuerung thermodynamischer Arbeitsmaschinen funktioniert analog einem virtuellen Kraftwerk. Kaltwärmenetzsystemen steht dieser Schritt noch bevor.