Abwärmenutzung bei Kälteanlagen mittels Hochtemperatur-Wärmepumpen

In Zeiten von Energie- und Klimaproblematik steht die Effizienz von Systemen immer mehr im Vordergrund. Nicht nur nachhaltige Bauweisen und neue Fortbewegungsmöglichkeiten sind von großem Interesse, sondern auch das energieoptimierte Gestalten von Prozessen. Auch die EU hat dieses Thema in ihren Klimazielen aufgegriffen und neben der Senkung des CO₂-Ausstoßes und dem Einsatz von erneuerbaren Energieträgern die Steigerung der Energieeffizienz zu einem zentralen Element gemacht [1]. Am 1. Januar 2015 trat in Österreich das neue Energieeffizienzgesetz in Kraft, das die EU-Richtlinie zur Energieeffizienz in nationales Recht umsetzt. Dabei werden erstmals Energieversorgungs- und Großunternehmen verpflichtet, sich mit dem Thema Effizienz zu beschäftigen und Maßnahmen zu setzen [2].

Effizienzmaßnahmen können in vielen unterschiedlichen Bereichen umgesetzt werden. Besonders interessant, aus technischer aber auch wirtschaftlicher Sicht, erscheint dabei das gleichzeitige Auftreten eines Wärme- und Kältebedarfs in Industrieprozessen. In verschiedenen Bereichen tritt diese Gleichzeitigkeit auf, lässt sich jedoch gerade in der Lebensmittelindustrie häufig finden. Viele dieser Prozesse bedürfen Wärme bei unterschiedlichsten Temperaturniveaus (zum Beispiel Warmwasser, Sterilwasser, Heizenergie) und gleichzeitig rasche Abkühlungsvorgänge und anschließende Kühllagerung [3]. Daraus resultiert ein sehr hoher Energiebedarf, der meist durch fossile Energieträger bzw. elektrische Energie gedeckt wird [4]. An diesem Punkt setzt nun die Überlegung an, die Abwärme des Kältekreises zu nutzen und mittels einer Wärmepumpe auf das gewünschte Temperaturniveau zu bringen. Da in der Industrie bzw. im Großgewerbe jedoch meist höhere Temperaturen gefordert werden als bei herkömmlichen Wärmepumpenanwendungen, müssen diese Wärmepumpen speziell angepasst werden, um diese hohen Temperaturen zu bewerkstelligen. Die Wärmesenke des Kältekreises fungiert dabei als Wärmequelle für die Wärmepumpe.

Mit der Integration einer Wärmepumpe in einen Industrieprozess beschäftigten sich unter anderem schon Becker et al. [5] und Fritzson et al. [6]. Diese Studien zeigen, dass die Einbindung der Wärmepumpe eine gute Möglichkeit ist, Energie einzusparen und den CO₂-Ausstoß zu verringern. Der konkrete Anwendungsfall der Integration der Wärmepumpe in den Kältekreis wurde dabei jedoch nicht untersucht. Das Potenzial für derartige Anwendungen ist jedoch verhältnismäßig hoch. Tabelle 1 zeigt einen Auszug der in Deutschland installierte Kälteanlagen, wobei die große Anzahl dieser Anlagen ersichtlich wird.

Der Wärmebedarf für die deutsche Industrie bei unterschiedlichen Temperaturniveaus wurde in einer Studie der Universität Stuttgart [7] untersucht. Dabei ergibt sich bei einem Temperaturniveau von 80 °C ein Energiebedarf von 241,62 PJ/a und bei 100 °C 389,53 PJ/a. Kann man also das Temperaturniveau steigern, so steigt auch die nachgefragte Wärmemenge.

Betrachtet man nun maximale Wärmesenkentemperaturen von Wärmepumpen lässt sich folgendes über die technische Machbarkeit feststellen [8]:

• < 80 °C: Standardtechnologie – Vielzahl von Herstellern am Markt,
• 90 bis 100 °C: Hochtemperatur-Wärmepumpen – einzelne Anlagen verfügbar,
• < 140 °C: Hochtemperatur-Wärmepumpen – Marktstart in naher Zukunft,
• < 160 °C: geeignete Kältemittel müssen erst zur Verfügung gestellt werden.

Aus diesen Überlegungen ergeben sich nun folgende Schlüsselfragen:

• Welche Möglichkeiten gibt es, Wärmepumpen in einen Kälteprozess zu integrieren? Grundsätzlich ergeben sich zwei Möglichkeiten. Wie diese aufgebaut sind und inwieweit es Sinn macht, diese zu unterscheiden, soll erörtert werden.
• Wie stellen sich diese Möglichkeiten thermodynamisch dar? Diese Fragestellung betrachtet die verschiedenen Möglichkeiten aus Sicht der Thermodynamik. Es ist also abzuklären, welche unter den gegebenen Rahmenbedingungen am effizientesten ist.
• Welche CO₂– bzw. Energieeinsparungen sind dadurch möglich? Die dargestellten Möglichkeiten sollen hinsichtlich ihrer Effizienz umwelttechnisch durchleuchtet werden. Diese Frage lässt sich am besten in Bezug auf ein Referenzsystem beantworten.
• Wie stellen sich diese Möglichkeiten wirtschaftlich dar? Letztendlich ist eines der wichtigsten Kriterien die wirtschaftliche Umsetzbarkeit. Diese ergibt sich aus der Effizienz der Anlage und der damit verbundenen Reduktion des Energieverbrauchs in Bezug auf ein Referenzsystem.

Methodik

Allgemein

Um die verschiedenen Wärmepumpensysteme miteinander vergleichen zu können, wird eine Modelkälteanlage als Grundlage verwendet. Die verschiedenen Varianten werden in diesen Kältekreis eingebunden und mittels Prozess-Simulation miteinander verglichen. Außerdem werden die CO₂-Ersparnis, der Total Equivalent Warming Index (TEWI) (siehe Gleichung 1 [9]), die Wärmegestehungskosten und das maximale Investitionsvolumen berechnet und diskutiert.

TEWI = (GWP  L  n) +

+ (GWP  m  [1 – a_rec.]) + (nE_a  b) (1)

Modellkälteanlage

Die Modellkälteanlage stellt die Basis für alle betrachteten Varianten dar. Hierfür wird eine branchenübliche Kälteanlage aus der Nahrungsmittelindustrie ausgewählt. In Bild 1 wird diese schematisch dargestellt.

Es handelt sich dabei um eine Ammoniak-Anlage mit einer maximalen Kälteleistung von 2 000 kW. Das überhitzte Kältemittel wird mittels einer Teilenthitzung zur Wärmerückgewinnung (Brauchwassererhitzung) genutzt. Die anfallende Abwärme wird über einen Kühlturm an die Umgebung abgegeben, wo die restliche Enthitzung und die vollständige Kondensation stattfinden.

Untersuchte Varianten

Die Auswahl der zu vergleichenden Varianten beruht auf folgenden Überlegungen. Es gibt grundsätzlich zwei Möglichkeiten, eine Wärmepumpe in einen Kältekreis zu integrieren:

direkt: Es wird ein Teilstrom des Fluids der Kälteanlage nach der Verdichtung ausgekoppelt und erneut verdichtet, um nun die Wärme auf gewünschtem Temperaturniveau zu nutzen (Bild 2 A).

• indirekt: Es wird ein Teilstrom des Fluids der Kälteanlage über einen Wärmeübertrager geführt, wo es die Wärme an das Kältemittel einer konventionellen Wärmepumpe abgibt (Bild 2 B).

Im Falle einer indirekten Anbindung können unterschiedlichste Kältemittel verwendet werden. Die Auswahl der Kältemittel wurde aufgrund der Studie der Universität Stuttgart [7] und durch Analyse der sich derzeit am Markt befindlichen Anlagen getroffen.

• Variante 1: Direktverwendung des Arbeitsmediums der Kältetechnik. Diese Variante unterscheidet sich sehr grundlegend von den restlichen. Dabei wird kein gänzlich neuer Wärmepumpenkreis aufgebaut, sondern das Fluid des Kältekreises direkt verwendet. Die benötigte Menge des R717 wird dem Kältekreis entnommen, nochmals verdichtet und somit auf das gewünschte Temperaturniveau gebracht. Das Kältemittel fließt danach durch die Wärmeübertrager und übergibt die Wärme an das Nutzmedium. Nach der Drosselung erfolgt vor dem Kühlturm die Wiedervereinigung der beiden Ammoniakströme.
• Variante 2: Einsatz einer Wärmepumpe mit dem Kältemittel R717. In den Varianten 2, 3 und 4 werden verschiedene Kältemittel in einem gewöhnlichen Wärmepumpenprozess miteinander verglichen, wobei der Kältekreis die Wärmequelle darstellt. In Variante 2 wurde dasselbe Kältemittel gewählt, wie auch im Kältekreis verwendet wird. Der Grund dafür sind die sehr guten thermodynamischen Eigenschaften des Ammoniaks. Es gilt jedoch zu beachten, dass Ammoniak in die Sicherheitsklasse B2 eingestuft ist.
• Variante 3: Einsatz einer Wärmepumpe mit dem Kältemittel R600a. Der Einsatz von R600a (Isobutan, natürliches Kältemittel) hat vor allem den Vorteil, dass es kein bzw. so gut wie kein Ozonabbau- und Treibhauspotenzial besitzt. Außerdem liegt die kritische Temperatur hoch (etwa 135 °C), dies spricht wiederum für seine Anwendbarkeit im Hochtemperaturbereich. Zu beachten ist jedoch die sehr leichte Entflammbarkeit von Isobutan, die eine potenzielle Gefahrenquelle darstellt (Sicherheitsklasse A3).
• Variante 4: Einsatz einer Wärmepumpe mit dem Kältemittel R245fa. R245fa besitzt die höchste kritische Temperatur aller hier vorgestellten Kältemittel und ist somit ideal für den Hochtemperaturbereich geeignet. Für ein synthetisches Kältemittel besitzt es ein eher niedriges Treibhauspotenzial und kein Ozonabbaupotenzial. Außerdem hat es nur eine geringe Entflammbarkeit und ist somit der Sicherheitsklasse A2 zugeordnet.

Ergebnisse

Thermodynamische Betrachtung

In der thermodynamischen Betrachtung werden die Ergebnisse aus der Prozesssimulation vorgestellt. In Tabelle 2 sind die wichtigsten Ergebnisse zusammengefasst dargestellt.

In Variante 1 wird das Kältemittel direkt aus dem Kältekreis im überhitzten Zustand übernommen. Somit kommt es durch die Verdichtung zu sehr hohen Temperaturen von bis zu etwa 225 °C. Auf den Enthitzer entfällt dabei rund ein Drittel der gesamten Heizleistung. Da der Ammoniakstrom direkt verwendet wird, kommt es zu keinen Wärmeübertragerverlusten. Aus diesem Grund und durch das überhitzte Kältemittel (vor der Verdichtung) ist der COP (coefficient of performance) mit 4,2 erwartungsgemäß höher im Vergleich zu anderen Varianten. Zu beachten sind jedoch die hohen Drücke (nach Verdichter etwa 46,5 bar) und die hohen Temperaturen, die zu Schwierigkeiten bei der Auswahl eines Verdichters führen können. Zudem können Probleme hinsichtlich der Verdichteröle auftreten. Durch die Verwendung von zwei Verdichtern in einem Kreis bei unterschiedlichen Temperaturen kann es durch die nicht vollständig abscheidbaren Öle zu unerwünschten Reaktionen führen. Wird Ammoniak als Kältemittel in einem eigenen Kreis eingesetzt (Variante 2), ergibt sich wie zu erwarten ein etwas niedrigerer COP von 3,8 im Vergleich zu Variante 1. Auch hier sind wiederum die hohen Druckniveaus zu beachten. Das Druckniveau des Verdampfers liegt bei 10,3 bar und wird durch die Verdichtung um das 4,7-fache auf 49,2 bar gesteigert. Somit wird auch eine sehr hohe Verdichtungsendtemperatur von etwa 182 °C erreicht. Auch hier muss wieder auf die zu verwendenden Bauteile geachtet werden. Variante 1 und 2 besitzen auffallend hohe volumetrische Heizleistungen, woraus ein sehr niedriger Massenstrom resultiert.

Die Druckniveaus und die Verdichtungsendtemperatur von Variante 3 liegen schon deutlich niedriger als bei Variante 1 und 2. Durch die hohe Kondensationstemperatur von etwa 105 °C ist die Leistung des Unterkühlers verhältnismäßig groß. Mit einem COP von 3,5 ist dies die schlechteste Variante in diesem Vergleich. Variante 4 liegt mit einem COP von 3,8 im Mittelfeld und lässt sich mit Variante 2 vergleichen. Durch den sehr niedrigen kritischen Druck und die dazugehörige hohe kritische Temperatur des Kältemittels läuft dieser Prozess bei verhältnismäßig niedrigen Druckniveaus ab. Gerade der gute COP und die niedrigen Druckniveaus sprechen für dieses Kältemittel, da es somit technisch einfacher handhabbar ist. Variante 4 besitzt jedoch die niedrigste volumetrische Heizleistung aller verglichenen Varianten und somit einen hohen Massenstrom.

Betrachtet man den Verdichtungsvorgang eines Kältemittels lassen sich folgende Aussagen treffen:

• Um einen hohen COP zu erreichen, sollte bei möglichst geringem Druckanstieg ein möglichst hoher Temperaturanstieg folgen, woraus ein niedriges Druckverhältnis resultiert. Dieses Verhalten ist von den spezifischen Eigenschaften des Kältemittels abhängig.
• Eine Überhitzung des Kältemittels nach der Verdichtung ist nicht erstrebenswert. Die Leistung des Enthitzers sollte also so gering wie möglich gehalten werden. Durch die Überhitzung wird Wärme auf einem Temperaturniveau zur Verfügung gestellt, bei dem es eigentlich nicht benötigt wird, was wiederum zu höheren Druckverhältnissen und letztendlich zu einem erhöhten Energiebedarf des Verdichters führt. Erfolgt jedoch eine Verdichtung, die sehr nahe an der Taulinie endet, nähert man sich dem Carnot-Prozess an.

Ein hoher COP ist also ein Resultat aus vielen verschiedenen Kriterien. Sehr allgemein betrachtet lassen sich folgende Aussagen treffen, um einen hohen COP zu erreichen:

• Eine hohe volumetrische Heizleistung, die zu einem niedrigen Massenstrom führt, ist erstrebenswert;
• das verwendete Kältemittel sollte hohe kritische Temperaturen und niedrige kritische Drücke aufweisen;
• die vom Verdichter zu überwindende Druckverhältnisse sollten so gering wie möglich sein;
• die Druckniveaus sollten sich in einem technisch gut beherrschbaren Bereich befinden.

Der Kältekreis ist eine ideale Wärmequelle für Hochtemperatur-Wärmepumpen. Er stellt Wärme auf hohem Temperaturniveau zur Verfügung, wodurch es zu geringeren Leistungsanforderungen an den Verdichter kommt; dies wirkt sich direkt auf den COP aus.

Umwelttechnische Betrachtung

In der umwelttechnischen Betrachtung steht vor allem das CO₂-Einsparungspotenzial im Vordergrund. Dabei werden der österreichische und der europäische Strommix (für die Wärmepumpenanwendungen) mit Erdgas und Heizöl leicht verglichen. Allgemein betrachtet sind je nach gewählten Strommix, Variante und verglichener Alternative, Einsparungen von 60 bis 90 % möglich. In Bild 3 wir das Einsparungspotenzial auf den COP bezogen dargestellt.

In der Grafik lässt sich erkennen, dass eine Verbesserung des COP gerade im unteren Bereich eine erhöhte Einsparung bringt.

Um aus umwelttechnischer Sicht eine fundierte Empfehlung abgeben zu können, müssen die einzelnen Varianten ganzheitlicher betrachtet werden, wofür der TEWI (siehe Gleichung 1) verwendet wird. Dadurch können die Anlagen über ihre komplette Einsatzzeit hinweg betrachtet werden. Variante 1 wird in diesem Vergleich nicht berücksichtigt, da es sich um keinen geschlossenen Kreislauf handelt und außerdem sehr ähnlich zu Variante 2 ist. Dieser Vergleich wurde auf Basis des österreichischen Strommixes durchgeführt. In Bild 4 lässt sich erkennen, dass die Rückgewinnungs- und die Leckageverluste generell nur einen sehr kleinen Teil der CO₂-äquivalenten Belastung ausmachen und der größte Part dem Energieverbrauch der Anlagen zuzuschreiben ist.

Durch das hohe Treibhauspotenzial von R245fa (Variante 4) ergeben sich hier die höchsten Rückgewinnungs- und Leckageverluste von etwa 6,5 %. Durch den niedrigen COP und den daraus resultierenden hohen Energieverbrauch präsentiert sich Variante 3 mit den höchsten CO₂-äquivalenten Emissionen.

Die wirtschaftliche Betrachtung setzt sich aus der Berechnung der finanziellen Einsparungen und des maximalen Investitionsvolumens zusammen. Beide Größen wurden auf Basis der Wärmegestehungskosten berechnet und enthalten keine Installations- und Wartungskosten sowie keine Zinsen für eventuelle Darlehen. In Bild 5 zeigt sich, dass beträchtliche Einsparungen möglich sind.

Aufgrund des geringen Preises liegt das Einsparungspotenzial für Gas deutlich niedriger als für Heizöl. Ähnlich wie beim CO₂-Einsparungsvergleich lässt sich durch eine Verbesserung des COP, vor allem im unteren Bereich, eine deutliche Kostenreduktion erreichen.

Der Begriff des maximalen Investitionsvolumens beschreibt, wie viel die Anschaffung einer Anlage, bei einer vorgegebener Amortisationszeit, kosten darf und wird in €/kW installierter Wärmeleistung angegeben. In Bild 6 werden verschiedene Einsparungspotenziale abhängig vom COP betrachtet.

Aufgrund des höheren Einsparungspotenzials von Heizöl ist auch das maximale Investitionsvolumen deutlich höher als bei Gas. Zudem lässt sich erkennen, dass der Anstieg des maximalen Investitionsvolumens zwischen den COP 2,8 und 3,5 höher ist, also zwischen 3,5 und 4,2. Daher ist auch hier eine Verbesserung im unteren Bereich sehr sinnvoll. Betrachtet man nun eine für Großbetriebe übliche Amortisationszeit von drei Jahren bei einem COP von 3,5 gegen Gas, ist ersichtlich, dass hier ein Investitionsvolumen von nicht ganz 400 €/kW installierter Wärmeleistung zur Verfügung steht. Im selben Vergleich gegen Heizöl leicht ergibt sich ein Investitionsbudget von etwa 700 €/kW installierter Wärmeleistung. Die Kosten für herkömmliche Produkte, Temperaturbereich bis 80 °C bei einer Heizleistung von rund 400 kW, betragen etwa 100 €/kW installierter Wärmeleistung [7]. Bei Hochtemperatur-Wärmepumpen handelt es sich derzeit noch um Einzelanfertigungen, somit ist mit deutlich mehr Kosten zu rechnen als für Standardprodukte. Trotzdem ist von einer wirtschaftlich positiv darstellbaren Umsetzung auszugehen.

Für ein gutes ökologisches und ökonomisches Ergebnis sind unter anderem lange Laufzeiten der Wärmepumpe ausschlaggebend. Diese können vor allem durch eine exakte Auslegung der Anlage und durch eine konstante Wärmeabnahme sichergestellt werden. Wenn die Wärme nicht kontinuierlich verwendet werden kann, muss ein gut dimensioniertes Speichersystem im Hintergrund vorhanden sein. Dies gewährleistet nicht nur lange Laufzeiten der Wärmepumpe, sondern kann auch Spitzenlastfälle ausgleichen.

Als Empfehlungen können folgende Aussagen betrachtet werden:

• Ökologisch gesehen ist der Einsatz einer Hochtemperatur-Wärmepumpe in jedem Fall zu befürworten. In den Ergebnissen ist deutlich zu erkennen, dass ein großes CO₂-Einsparungspotenzial für alle Varianten vorhanden ist. Durch diese enormen Emissionsreduktionen kann auch von verschiedenen staatlichen Fördermitteln Gebrauch gemacht werden.
• Ökonomisch betrachtet ist bei der Substitution eines Ölkessels von deutlichen Einsparungen auszugehen. Wenn Amortisationszeiten von mehr als drei Jahren akzeptabel sind, so kann auch der Austausch eines Gaskessels wirtschaftlich positiv dargestellt werden.

Als COP sollte ein Wert von mindestens 3 angestrebt werden, um ökologisch und ökonomisch gute Ergebnisse zu erzielen.

Fazit

Hochtemperatur-Wärmepumpen stellen für das Großgewerbe und die Industrie eine sehr interessante Alternative zu konventionellen Heizsystemen dar. Wenn eine für die Wärmepumpe gut nutzbare Wärmequelle, wie ein Kältekreis, zur Verfügung steht, wird diese sehr effizient arbeiten. An den Ergebnissen dieser Untersuchung lässt sich erkennen, dass eine Direktverwendung des Fluids aus der Kälteanlage die beste Lösung – thermodynamisch, ökologisch und ökonomisch – darstellt. Hierbei ist lediglich die Verfügbarkeit geeigneter Verdichter für die hohen auftretenden Temperaturen und Drücke abzuklären. Auch die Verwendung von R717 und R245fa in einem eigenen Wärmepumpenkreis stellen sich sehr effektiv dar. Ob durch eine Anbindung an den Kältekreis oder als Kältemittel in einem eigenen Wärmepumpenkreis, kann NH3 thermodynamisch als die beste Lösung gesehen werden. Das Kältemittel R600a erzielt noch einen durchaus zufriedenstellenden COP, sticht aber vor allem mit einem sehr geringen Treibhauspotenzial und niedrigen Druckniveau hervor. Besonders interessant stellen sich auch die Ergebnisse aus der umwelttechnischen Betrachtung dar. Daraus ergibt sich, dass das Treibhauspotenzial eines Kältemittels nur sehr wenig Einfluss auf den gesamt CO₂-äquivalenten Ausstoß einer Anlage hat, da dieser vor allem von Energieeinsatz und somit vom COP bestimmt wird.

Literatur:

[1] Europäische Kommission & Generaldirektion Energie (Herausgeber): Energie 2020 – Eine Strategie für wettbewerbsfähige, nachhaltige und sichere Energie. Luxemburg: Amt für Veröffentlichungen der Europäischen Union, 2011.

[2] EEffG: 72. Bundesgesetz: Energieeffizienzpaket des Bundes, Artikel 1 Bundes-Energieeffizienzgesetz–EEffG, 2014; NR: GP XXV RV 182 AB 205 S. 36. BR: 9204 AB 9222 S. 832.

[3] Hummel, M.; Kranzl, L.; Fluch, J.; Brunner, C.; Herzog, U.; Schnitzer, H.; Titz, M.; Bochmann, G.; Drosg, B.; Rothermann, F.; Schanner, R.; Gahbauer, H.: SolarFoods Solarthermie-Branchenkonzepte für die Lebensmittelindustrie. Blue Globe Report, Erneuerbare Energien, Nr. 4/2013; Klima und Energiefounds.

[4] Statistik Austria: Gesamtenergiebilanz Österreich 1970 bis 2012. www.statistik.at/web_de/statistiken/energie_und_umwelt/energie/energiebilanzen/, Zugriff am 25.10.2013 und 25.11.2013.

[5] Becker, H.; Vuillermoz, A.; Maréchal, F.: Heat pump integration in a cheese factory. Applied Thermal Engineering 43 (2012), S. 118-127.

[6] Fritzson, A.; Berntsson, T.: Energy efficiency in the slaughter and meat processing industry – opportunities for improvements in future energy markets. Journal of Food Engineering 77 (2006), S. 792-802.

[7] Lambauer, J.; Fahl, U.; Ohl, M.; Blesl, M.; Voß, A.: Industrielle Großwärmepumpen – Potentiale, Hemmnisse und Best-Pracitce Beispiele. Stuttgart: Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung – Universität Stuttgart, 2008.

[8] Lambauer, J.; Wolf, S.; Fahl, U.; Ohl, M.; Blesl, M.: (Hochtemperatur)-Wärmepumpen: Einsatzmöglichkeiten und Potenziale bei der Abwärmenutzung (Präsentation). Stuttgart: Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung – Universität Stuttgart, 2012.

[9] Reisner, K:. Fachwissen Kältetechnik. 5. Auflage. Berlin: VDE Verlag GmbH, 2013.

[10] Dengler, J.; Fette, M.; Henning, H-M.; Idrissova, F.; Jochem, E.; Kost, C.; Reitze, F.; Schicktanz, M.; Schnabel, L.; Schulz, W.; Steinbach, J.; Toro, F.: Erarbeitung einer Integrierten Wärme-Kältestrategie – Arbeitspaket 1: Bestandsaufnahme und Strukturierung des Wärme- und Kältebedarfs. Berlin: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 2012.