Entwickelte Methodik und Implementierung

Die wirtschaftliche Bewertung von Abwärmepotenzialen erfolgt in der App anhand der beiden Kennzahlen „Rentabilität“ und „Amortisationszeit“ und wird in Form eines „Wirtschaftlichkeits-Scores“ im Ampelsystem angeführt. 

Die User*inneneingaben erfolgen aus der Logik des „Abwärmelieferanten“ und des „Wärmeabnehmers“. Es sind die jährliche Abwärmemenge (in MWhth/a), das Temperaturlevel der Abwärmequelle (in °C), der Preis für die Abwärme (in €/MWh] sowie die jährlichen Volllaststunden (in h/a) einzugeben. Aus der jährlichen Abwärmemenge und den Volllaststunden berechnet sich die mittlere Abwärmeleistung (in MWth). Zusätzlich sind die Stromkosten (in €/MWh) anzuführen. Diese haben Einfluss auf die Kosten für die Wärmepumpe, welche Strom als Antriebsenergie benötigt. Ebenso ist die gewünschte Senkentemperatur (in °C) einzugeben. Über diesen Parameter entscheidet der Algorithmus, ob eine Wärmepumpe (WP) zur Erschließung der Abwärmequelle notwendig ist oder nicht. Über die Temperaturspreizung zwischen Senkentemperatur und Abwärmetemperatur berechnet sich auch die benötigte Leistung der WP. Zusätzlich ist der erzielbare Verkaufspreis der Wärme anzuführen. Dieser hat Einfluss auf die erzielbaren Erlöse. Ebenso ist der Betrachtungszeitraum einzugeben. Dieser hat Einfluss auf die Reinvestitionszyklen von einzelnen Anlagen. Liegt die Lebensdauer einer Anlage unterhalb des Betrachtungszeitraums, so wird im Tool automatisch eine Wiederbeschaffung der Anlage berücksichtigt.

Das entwickelte Konzept wurde in eine interaktive Web-GIS Applikation überführt. Dabei wurde mittels R-Scripts und Shiny ein Tool erstellt, das es dem Benutzer ermöglicht, gezielt die Ergebnisse aus dem Spiel aufbereitet für z.B. Stadtplaner (Energieraumplaner) abzurufen. 

Die User*inneneingaben erfolgen aus der Logik des „Abwärmelieferanten“ und des „Wärmeabnehmers“. Es sind die jährliche Abwärmemenge (in MWhth/a), das Temperaturlevel der Abwärmequelle (in °C), der Preis für die Abwärme (in €/MWh] sowie die jährlichen Volllaststunden (in h/a) einzugeben. Aus der jährlichen Abwärmemenge und den Volllaststunden berechnet sich die mittlere Abwärmeleistung (in MWth). Zusätzlich sind die Stromkosten (in €/MWh) anzuführen. Diese haben Einfluss auf die Kosten für die Wärmepumpe, welche Strom als Antriebsenergie benötigt. Ebenso ist die gewünschte Senkentemperatur (in °C) einzugeben. Über diesen Parameter entscheidet der Algorithmus, ob eine Wärmepumpe (WP) zur Erschließung der Abwärmequelle notwendig ist oder nicht. Über die Temperaturspreizung zwischen Senkentemperatur und Abwärmetemperatur berechnet sich auch die benötigte Leistung der WP. Zusätzlich ist der erzielbare Verkaufspreis der Wärme anzuführen. Dieser hat Einfluss auf die erzielbaren Erlöse. Ebenso ist der Betrachtungszeitraum einzugeben. Dieser hat Einfluss auf die Reinvestitionszyklen von einzelnen Anlagen. Liegt die Lebensdauer einer Anlage unterhalb des Betrachtungszeitraums, so wird im Tool automatisch eine Wiederbeschaffung der Anlage berücksichtigt.

Das entwickelte Konzept wurde in eine interaktive Web-GIS Applikation überführt. Dabei wurde mittels R-Scripts und Shiny ein Tool erstellt, das es dem Benutzer ermöglicht, gezielt die Ergebnisse aus dem Spiel aufbereitet für z.B. Stadtplaner (Energieraumplaner) abzurufen.

Abbildung 1: der User*innen Interface der WebGIS anwendung:

Die folgende Abbildung zeigt den Prototypen dieser Web-GIS Applikation.

Abbildung 2: Web-GIS Applikation zur Darstellung der HotCity-App Ergebnisse und Wirtschaftlichkeitsanalyse (proof of concept Prototyp) © AIT

Mittels der Angabe von wenigen Parametern v.a. zu den Wärmabnahmebedingungen und einer Eingabe der Verbindung zwischen Abwärmelieferanten und Abwärmenutzung und verschiedenen Hintergrundinformationen wie die aktuelle Landnutzung wird eine erste Abschätzung der Wirtschaftlichkeit durchgeführt die dem/der Benutzer*in der Web-App angezeigt wird. Ein wichtiger Aspekt ist die Leitungslänge. Diese ergibt sich aus den gemessenen Längen aus dem Tool. Die Leitungslängen werden dabei vier verschiedenen Kategorien zugeordnet. Diese haben einen Einfluss auf die Investitionskosten, da die Baukosten auf der Baustelle geringer sind, als im dicht bebauten (Stadt-) Gebiet. Dies wird durch Kostenfaktoren (von -50 bis + 25%) für Bodenbedingungen berücksichtigt. Aus diesen Faktoren und den jeweiligen Längenangaben ergibt sich ein gewichteter Kostenfaktor. Die lineare Wärmedichte ist ein wichtiger Indikator in der Fernwärme. Sie berechnet sich aus der gesamten Wärmemenge (z.B. MWh/a) pro Trassenlänge (Trm). Als Richtwert für den wirtschaftlichen Betrieb gilt eine lineare Wärmedichte von größer 1,2 MWh/(Trm.a). Je höher die lineare Wärmedichte, desto besser. 

Bei Unwirtschaftlichkeit kann eine mögliche alternative Route oder Änderungen der Eingabeparameter analysiert werden, um die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen. Die folgende Abbildung stellte die in einem Beispiel dar. 

Abbildung 1: Beispielsanwendung der Web-Applikation zur Wirtschaftlichkeitsanalyse

Da es sich beim Projekt um einen proof of concept handelt ist diese Web-GIS-Applikation nicht öffentlich verfügbar. Die online Dokumentation beinhaltet aber ein Video, das die Funktionsweise demonstriert und das Tool genauer beschreibt.