DINO

Das EWI beantwortet diese Fragen mit DINO (District heating INvestment Optimization), einem gemischt-ganzzahligen Optimierungsmodell, das kostenoptimale Investitionspfade und Einsatzentscheidungen für die Wärmeerzeugung in Fernwärmenetzen bestimmt. DINO minimiert die Gesamtkosten der Wärmeversorgung bei gegebener Wärmenachfrage und bildet dabei die Vorgaben des aktuellen regulatorischen Rahmens ab, insbesondere die Anforderungen des Wärmeplanungsgesetzes an den Anteil erneuerbarer Wärme in Bestands- und Neubaunetzen sowie die Versorgungssicherheitsvorgaben nach der Verordnung über Allgemeine Bedingungen für die Versorgung mit Fernwärme (AVBFernwärmeV). Der Fokus liegt auf dem Markt für leitungsgebundene Wärmeversorgung in Deutschland.

DINO für Beratung und Forschung

Das Modell liefert Betreibern und Investoren eine belastbare Entscheidungsgrundlage für Dekarbonisierungspfade in bestehenden und neuen Fernwärmenetzen und macht regulatorische Anforderungen direkt in ihren wirtschaftlichen Auswirkungen greifbar.

DINO im Einsatz:

• Dekarbonisierungspfade: kostenoptimale Transformationspfade für bestehende und neue Fernwärmenetze ermitteln
• Asset-Dimensionierung: Dimensionierung und Einsatzoptimierung von Wärmeerzeugern (Wärmepumpen, Blockheizkraftwerke, Kessel, Speicher) bestimmen
• Systemwertanalyse: Wert verschiedener Wärmequellen bewerten, z. B. Abwärme aus Industrie, Rechenzentren oder Elektrolyseuren
• Regulatorik-Folgenabschätzung: Auswirkungen von Vorgaben wie dem Wärmeplanungsgesetz auf Investitions- und Betriebsentscheidungen analysieren
• Technologievergleich: Bestands- und Neubaunetze hinsichtlich Kostenstruktur und Technologiemix gegenüberstellen
• Einsparpotenziale: Effekte neuer Wärmequellen auf den Einsatz von Strom, Gas und Wasserstoff quantifizieren

DINO im Detail

DINO ist ein gemischt-ganzzahliges lineares Optimierungsmodell. Die Ganzzahligkeitsbedingungen ermöglichen die Abbildung diskreter Investitionsentscheidungen, etwa die Begrenzung auf maximal zwei Ausbaustufen je Technologie im Betrachtungszeitraum. Die Zielfunktion minimiert die Gesamtsystemkosten der Fernwärmeversorgung über den gesamten Betrachtungszeitraum: annualisierte Investitionskosten, fixe Betriebskosten sowie variable Betriebskosten (Brennstoff-, Strom- und CO₂-Kosten). Das Modell bildet einzelne Wärmenetze als Ein-Knoten-Modell ohne detaillierte Netzhydraulik ab; Verluste werden pauschal berücksichtigt, die Vorlauftemperatur wird exogen vorgegeben und dient zur Berechnung der Wärmepumpen-Effizienzen.

Schematische Darstellung des Modells

DINO optimiert in stündlicher Auflösung. Die Optimierung erfolgt standardmäßig für fünfjährige Stützjahre (2025, 2030, 2035, 2040, 2045), was sich individuell anpassen lässt.

Die Entwicklung des Modells wurde finanziell von der „Förderinitiative Wärmewende„ der Gesellschaft zur Förderung des Energiewirtschaftlichen Instituts an der Universität zu Köln e. V. unterstützt.