Am Anfang des Projektes „FlexKaelte“ stand eine Metastudie. „Der ermittelte Gesamt-Energiebedarf des deutschen Kältesektors liegt bei 92,7 TWh – davon 85 Prozent elektrisch und 15 Prozent thermisch“, fasst UMSICHT-Wissenschaftler Christoph Goetschkes zusammen.
„Insgesamt haben wir 73 unterschiedliche Kälteanwendungen identifiziert und 27 davon in Steckbriefform näher charakterisiert.“ Darüber hinaus sind auch Steckbriefe zu Kälteerzeugungs- und Kältespeichertechnologien entstanden, in denen Funktionsweisen erläutert und technologische Parameter dargestellt werden.
Zehn Beispiele, zehn verschiedene Bedingungen
In einem zweiten Schritt haben die Forschenden das Flexibilisierungspotenzial von zehn beispielhaft ausgewählten Kälteanwendungs-Standorten untersucht: ein Krankenhaus, ein Labor, eine industrielle Großbäckerei, eine industrielle Fleischverarbeitung, ein Kühlhaus, ein Kleinstrechenzentrum, ein Hochleistungsrechenzentrum, einen Supermarkt, ein Hotel und ein Zulieferunternehmen für die Fahrzeugindustrie.
UMSICHT-Wissenschaftlerin Dr.-Ing. Annedore Mittreiter: „Dabei haben wir festgestellt, dass Kälteanwendungen sehr heterogen sind und das Bedarfsprofil von ein- und derselben Kälteanwendung trotz ähnlicher Rahmenbedingungen für verschiedene Standorte deutlich unterschiedlich ausfallen kann. Das bedeutet: Für die praktische Umsetzung müssen für jeden Standort individuelle Empfehlungen ausgesprochen werden, wie die zu flexibilisierenden Kälteversorgungssysteme ausgelegt und betrieben werden sollen.“
Nichtsdestotrotz weisen die Ergebnisse für die betrachteten Standorte übergreifende Ähnlichkeiten auf, so dass die projektbegründete Annahme, dass der Kältesektor ein hohes Flexibilisierungspotenzial aufweist, gestützt werden konnte. Um das Flexibilisierungspotenzial zu quantifizieren, kam ein mathematisches Betriebsoptimierungsmodell zum Einsatz. Es nutzt das zeitlich aufgelöste Ganzjahres-Kältebedarfsprofil als Input und bildet sowohl den Betrieb der Kälteerzeugungsanlagen als auch der Kältespeicher ab.
„Unsere Auswertungen zeigen, dass die ökonomischen und die ökologischen Vorteile einer Flexibilisierung der Kälteversorgung Hand in Hand gehen“, stellt Annedore Mittreiter heraus. „So lassen sich durch die Flexibilisierung im Vergleich zum Referenzbetrieb die CO2-Emissionen um 22 bis 39 Prozent, die Strombezugskosten um 35 bis 54 Prozent reduzieren.“
Alle Ergebnisse einsehen
Alle Projektergebnisse – inklusive der Steckbriefe – stehen auf der Website des Fraunhofer UMSICHT zur Verfügung. Dort findet sich auch ein interaktiver FlexKaelte-Check, der für Kälteanwender fragebogenbasiert eine erste grobe Abschätzung vornimmt, ob und inwiefern ein Flexibilisierungspotenzial am Standort vorliegt.
Übrigens steht ein Nachfolgeprojekt bereits in den Startlöchern: Dabei werden die „FlexKaelte“-Ergebnisse mit zahlreichen Praxispartnern vertieft und unter anderem zwei Demonstratoren mit unterschiedlichen Systemkomponenten aufgebaut.
