Wie können industrielle Wärmenetze flexibler, energieeffizienter und klimafreundlicher betrieben werden? Dieser Frage widmet sich das neue Forschungsprojekt „FlexHeatNet“ der Hochschule Niederrhein (HSNR). Gemeinsam mit den Praxispartnern thyssenkrupp Steel Europe (tkSE) und der heatbeat nrw GmbH entwickelt die HSNR ein innovatives Modellierungs- und Optimierungstool, das den Transformationsprozess industrieller Wärmeversorgungssysteme beschleunigen soll. Das Ziel: Ein intelligenter, datenbasierter Netzbetrieb, der Energie spart, Kosten senkt und einen wichtigen Beitrag zur Klimaneutralität leistet. Das Projekt startete am 1. Oktober 2025; erste Ergebnisse der Modellierung werden im Jahr 2026 erwartet. Fördergeber ist die Landesregierung Nordrhein-Westfalen. Kofinanziert wird „FlexHeatNet“ von der Europäischen Union.
„Die Transformation zu einer klimaneutralen und energieeffizienten Industrie ist für eine wettbewerbs- und zukunftsfähige Industrie notwendig“, sagt Lisa Schmitt, Wissenschaftliche Mitarbeiterin am SWK E² Institut für Energietechnik und Energiemanagement der HSNR. Knapp zwei Drittel der in der Industrie genutzten Energie würden zur Bereitstellung von Prozesswärme benötigt. Ein relevanter Anteil dieser Prozesswärme werde dann mit Hilfe von Wärmenetzen von der Wärmeerzeugung zu den Verbrauchern geleitet. „Zum Gelingen der Energiewende muss aber auch eine Dekarbonisierung der industriellen Wärmenetze erfolgen.“
Wie das gehen kann, wird an einem konkreten Praxisbeispiel erforscht: Im Projekt entsteht ein digitaler Zwilling des industriellen Wärmenetzes von thyssenkrupp Steel Europe in Duisburg-Hamborn. Er kombiniert ein Netzmodell, das die Strömung und Temperaturen im Wärmenetz beschreibt, mit einem Optimierungsmodell, das berechnet, wie Wärme, Kälte und elektrische Energie am effizientesten erzeugt werden können. Diese gekoppelte Modellierung ermöglicht erstmals eine realitätsnahe Simulation sämtlicher Energie- und Strömungsprozesse im Netz. In Szenarioanalysen untersucht das Forschungsteam, welche Flexibilisierungsmaßnahmen besonders geeignet sind – etwa der Einsatz zentraler und dezentraler Wärmespeicher, die Integration von Wärmepumpen, die Nutzung zusätzlicher Abwärmequellen oder die Anpassung von Vor- und Rücklauftemperaturen. „Die Betriebsversuche bei thyssenkrupp Steel liefern wertvolle Daten darüber, welche Flexibilitätsoptionen in der Praxis besonders wirksam sind und wie sie wirtschaftlich umgesetzt werden können“, sagt Prof. Dr.-Ing. Jörg Meyer Leiter des SWK E².
Die Vorteile einer flexiblen Betriebsweise sind vielfältig, so das Forscherteam: Energieverbrauch und Kosten lassen sich deutlich senken, CO₂-Emissionen nachhaltig reduzieren und erneuerbare Energien besser integrieren. Gleichzeitig erhöht ein flexibler Netzbetrieb die Versorgungssicherheit und ermöglicht eine effizientere Nutzung bestehender Infrastruktur, ohne dass sofort hohe Investitionen erforderlich sind. „Flexibilisierte Wärmenetze stärken die Wettbewerbsfähigkeit energieintensiver Unternehmen und leisten einen zentralen Beitrag zur industriellen Transformation“, so Jörg Meyer.
Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse sollen auch über den Standort Duisburg hinaus Wirkung entfalten. Geplant ist eine Analyse, inwiefern sich das entwickelte Modellierungs- und Optimierungstool auf weitere industrielle Wärmenetze in Nordrhein-Westfalen, Deutschland und Europa übertragen lässt. Das Projektteam freut sich zudem über den Austausch mit weiteren Akteuren aus der Industrie sowie mit Anbietern innovativer Technologien zur Flexibilisierung von Wärmenetzen.
