Die Stadtwerke Flensburg haben sich als innovatives öffentliches Versorgungsunternehmen der Dekarbonisierung und CO2-Neutralität verschrieben. Um dieses Ziel zu verwirklichen, arbeiten die Stadtwerke gemeinsam mit Gradyent daran, die Temperaturen im Fernwärmesystem zu senken. Die Partner haben einen Weg gefunden, den notwendigen jährlichen Wärmeanteil mit einer Temperatur von über 95 °C von ca. 10 % auf 1 % zu verringern. Damit können verstärkt Wärmepumpen eingesetzt und effizient betrieben werden. 

Vision für eine grünere Zukunft 

Die Stadtwerke Flensburg möchten bis 2035 „grün und digital“ und damit CO2-neutral werden. Das Unternehmen arbeitet mit Hochdruck an Projekten zur CO2-neutralen Energieerzeugung, um die Anforderungen der Bundesförderung für effiziente Wärmenetze zu erfüllen, mit der die Dekarbonisierung im Fernwärmesektor staatlich unterstützt wird. 

Ein zentraler Aspekt des Flensburger Transformations- und Dekarbonisierungsplans ist die Integration eines hohen Wärmepumpenanteils in das städtische Fernwärmesystem. Um dies zu ermöglichen und die Effizienz der Wärmepumpen zu steigern, müssen die Temperaturen im Fernwärmenetz deutlich gesenkt werden.  

Gemeinsamer Weg 

Der Transformationsplan wurde in Flensburg im Rahmen des BEW-Modul 1 „Transformationspläne und Machbarkeitsstudien“ erstellt. Die Stadtwerke Flensburg arbeiten seit Januar 2023 mit Gradyent zusammen und haben das Unternehmen im Rahmen der BEW-Förderung mit dem Bau des Digitalen Zwillings sowie Simulationen zur Temperaurabsenkung beauftragt. Gradyent bietet Dienstleistungen für Fernwärmesysteme basieren auf ihrem Digitalen Zwilling an und kooperiert mit einigen der innovativsten Fernwärmeunternehmen in Europa – die Dienstleistungen umfassen Simulationen sowie Echtzeit-Betriebsoptimierung basierend auf einem proprietären Digitalen Zwilling, der eine physikalische Modellierung mit KI kombiniert. Einer dieser Partner sind die Stadtwerke Flensburg, die rund 100.000 Einwohner mit Fernwärme versorgen und über 90 % des Wärmebedarfs der Stadt decken. 

Zu Beginn der Zusammenarbeit wurde ein Digitaler Zwilling aufgebaut, der das 1-TWh-Fernwärmesystem in Flensburg detailliert abbildet. In dieser Zeit arbeitete das Gradyent-Team eng mit verschiedenen Bereichen der Stadtwerke Flensburg zusammen, u. A. mit den Geschäftsfeldern Erzeugung und Netze. Der Geschäftsbereichsleiter Netze und die Verantwortlichen Mitarbeiter für den Transformationsplan lieferten wertvollen Input an Daten und Netzkenntnis. Auf dieser Grundlage erstellte Gradyent einen Digitalen Zwilling des gesamten Flensburger Fernwärmesystems und trainierte ihn mit den verfügbaren historischen Daten. 

Das Ergebnis: deutlich verringerte Vorlauftemperaturen 

Mithilfe des Digitalen Zwillings hat Gradyent in enger Zusammenarbeit mit den Stadtwerken Flensburg den Weg definiert, wie die Temperaturen im Fernwärmenetz unter Einsatz des Digitalen Zwillings gesenkt werden können. Außerdem wurden zusätzliche investive Maßnahmen identifiziert und bewertet, um weitere Schritte zu noch tieferen Temperaturen im Fernwärmenetz gehen zu können. 

Im Zuge dieser Zusammenarbeit entstanden zehn Transformationsszenarien, um den Anteil der transportierten Wärme über 95 °C kosteneffizient von etwa 10 % auf 1 % zu reduzieren. Dadurch wird die wirtschaftliche Effizienz der Wärmepumpen in Zukunft deutlich gesteigert. Im ersten Schritt wird der Anteil der Temperaturen über 95 °C durch die Optimierungslogik des Digitalen Zwillings im Jahresdurchschnitt von 10 % auf etwa 3 % gesenkt - über das Jahr betrachtet, bedeutet das eine durchschnittliche Temperaturabsenkung um 10°C. Der Anteil an Wärme oberhalb von 95°C wird anschließend durch weitere Investitionen in Rohre und Pumpen auf unter 1 % gedrückt. So können Wärmeverluste verringert und die Effizienz der Wärmepumpen erhöht werden. 

Thomas Räther, Geschäftsbereichsleiter Netze bei den Stadtwerken Flensburg, zeigt sich zufrieden mit der Partnerschaft: „Wir waren mehr als achtzehn Monate auf der Suche nach einem geeigneten Partner und Digitalen Zwilling. Gradyent präsentierte sich für uns als der beste Anbieter, sowohl was die Technologie des Digitalen Zwillings wie auch die Fernwärme-Expertise betrifft. Beides zusammen gab den Ausschlag, und das war rückblickend genau die richtige Entscheidung.“