Konzept

Konzept

Das Konzept Niedertemperaturwärmenetz (NTWN)

Mit Fortschreiten der Digitalisierung wächst die Anzahl der Rechenzentren und deren Strombedarf in ganz Deutschland stetig an. Rechenzentren erzeugen durch ihre Rechner und Kühlungsanlagen Abwärme, die aktuell nur selten genutzt und meistens einfach nur an die Umwelt abgegeben wird. Allein in Frankfurt könnten die Rechenzentren rein rechnerisch die ganze Stadt beheizen.


AS Enterprise Engineering hat die wirtschaftliche Nutzung der Abwärme von bestehenden Rechenzentren untersucht. Hierfür wurde zunächst die zunehmende Wärmeentwicklung von Rechenzentren in der Zukunft simuliert. Darauf aufbauend wurde ein Konzept entwickelt, das die Abwärmenutzung der Abwärmeproduktion anpasst. Des Weiteren wurde der Wärmebedarf für einen Stadtteil mit nahezu ausschließlich Bestandsgebäuden verschiedenster Baujahre analysiert und in die Simulation implementiert. Zusätzlich wurde der bestehende Wärmepumpenmarkt untersucht, da nicht alle erhältlichen Wärmepumpen für die hohen Temperaturen der Abwärme geeignet sind.

Aus den diversen Untersuchungen und Simulationen wurde ein Konzept entwickelt, welches die Abwärme bei maximaler Effizienz und maximaler Variabilität für Bestandsgebäude nutzbar macht. Dadurch kann eine Wärmeversorgung sichergestellt werden, die zum einen vollkommen CO₂-frei ist und zum anderen deutlich unter dem Wärmepreis sämtlicher fossiler Energieträger liegt.

Die Abwärme wird direkt in den Rechenzentren ausgekoppelt und in das Niedertemperaturwärmenetz geleitet. Von dort aus gelangt sie zu den Verbrauchern, wo die Vorlauftemperatur der Heizung mit einer Wärmepumpe angehoben wird. Durch die Vorlauftemperatur in Teillast und die hohe Quelltemperatur ist die Leistungszahl (das Verhältnis der nutzbaren Wärme zum Stromverbrauch) 2 bis 3 höher als die von Luft-Wasser-Wärmepumpen.

Untersucht wurde, wie möglichst viel Abwärme abgenommen und gleichzeitig eine vollständig CO₂-freie Beheizung ganzjährig sichergestellt werden kann. Die Herausforderung bestand vor allem darin, dass das Konzept auf Bestandsrechenzentren, die nicht für die Auskopplung der Abwärme gebaut wurden, anwendbar ist und sämtliche Gebäude jeglichen Alters und Dämmstandards in einem gewachsenen Stadtteil bei maximalen Gesamtwirkungsgrad angeschlossen werden können. Das Konzept baut darauf auf, dass die Abwärme bei niedriger Temperatur transportiert und erst bei den Verbrauchern auf die momentan notwendige Heizungsvorlauftemperatur angehoben wird.


Im Rahmen dessen wurden von der AS Enterprise Engineering verschiedene Projekte für die Errichtung mehrerer Niedertemperaturwärmenetze im Rechenzentrumsstandort Frankfurt am Main initiiert und ausgearbeitet. Hierfür arbeitet das Unternehmen eng mit der Stadtplanung, dem Energiereferat der Stadt Frankfurt am Main, dem Energieversorger sowie dem Rechenzentrumsbetreiber zusammen. Erste Projekte sind bereits in der Umsetzung.

Die Anschlussvorteile

Der Anschluss an das Niedertemperaturwärmenetz bietet sowohl für die Rechenzentren, als auch die Verbraucher viele Vorteile. Die Vorteile für den Verbraucher sind, neben einer CO₂-freien, klimaschonenden Beheizung, ebenfalls die Versorgungssicherheit durch die Unabhängigkeit fossiler Brennstoffe, als auch die Kostensenkung für Wärme und Wartung:

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