GIS-basierte, längenoptimierte Trassenerstellung für Wärmenetze unter Berücksichtigung planungspraktischer Kriterien - Degenhardt, Justus (Medien- und Informationszentrum, Leuphana Universität Lüneburg, 2024)
Für eine Wärmeversorgung auf Basis erneuerbarer Energien ist der Ausbau von Wärmenetzen notwendig. Eine Bewertung der Wärmenetztauglichkeit eines Gebietes kann anhand der Wärmeliniendichte vorgenommen werden. Die dafür nötige erste, schnelle Abschätzung des Trassenverlaufes ist das Thema der vorliegenden praxisorientierten Arbeit. Anhand von Wissenschaft und Praxis wurde der Bedarf erkannt, ein schnell und einfach anwendbares Werkzeug für die Software QGIS zu erstellen, das planungspraktische Kriterien berücksichtigt. Das in dieser Arbeit erstellte Werkzeug ermöglicht auf Basis von Straßenverläufen, Flurstücksgrenzen und einem Wärmekataster eine vergleichende Untersuchung der Wärmeliniendichte von Gebieten. Dafür wurde die Implementierung folgender Praxiskriterien demonstriert: die Erstellung der Anschlusspunkte pro Flurstück als neuer Ansatz, die Berücksichtigung eines Erschließungsgrades sowie ein Filter zur Auswahl der zu berücksichtigenden Gebäude. Ein Steinerbaum‑Algorithmus wurde zur längenoptimierten Netzerstellung verwendet. Anhand eines 0,24 km² großen Untersuchungsgebietes in Hamburg wurde die Anwendung des Werkzeugs demonstriert und mit den Ergebnissen von zwei bestehenden Wärmenetzplanungswerkzeugen und den Daten eines hypothetischen Wärmenetzes für Hamburg verglichen. Insgesamt ist der Trassenverlauf des hier entwickelten Werkzeugs ähnlich zu zwei von drei Vergleichsnetzen. Die Implementierung eines Gebäudefilters und eines Erschließungsgrades wurden als sinnvoll bewertet, da sie die Ergebnisse der planerischen Praxis annähern. Die Erstellung von einem Anschlusspunkt pro Flurstück, anstatt pro Gebäude, macht nur bei 16 % der Flurstücke einen Unterschied. Auf den beiden größten Flurstücken wird der Trassenverlauf durch diese Art der Anschlusspunkterstellung jedoch deutlich vereinfacht. Dadurch ist die Netzlänge insgesamt kürzer als bei allen drei Vergleichsnetzen. Zudem wurde gezeigt, dass das hier entwickelte Modell schnell und einfach für die Wärmetrassenplanung nutzbar ist und auch für andere Städte angewendet werden kann, sofern die entsprechenden Geodaten vorliegen.

The expansion of district heating is necessary for a renewable energy based heat supply. The suitability of an area for a heating network can be assessed based on the linear heat density. The initial, quick assessment of the grid route required for this is the subject of this practice-oriented thesis. Based on science and practice, I recognized the research needs for creating a quick and easy‑to‑use tool for the QGIS software which takes practical planning criteria into account. The tool created in this thesis is designed for comparative analysis of the linear heat density of different areas. The tool uses roads, land parcels and a heat cadastre in its database. The implementation of the following practical planning criteria could be demonstrated: the creation of demand points per parcel as a new approach, the consideration that only a percentage of demand points will be connected, and a filter for selecting the buildings to be considered. A Steinerbaum algorithm was used for length-optimized network creation. With a study area (0.24 km²) in Hamburg, the application of the tool was demonstrated and compared with the results of two existing planning tools for district heating and the data of a hypothetical grid for Hamburg. Overall, the route of the created grid is similar to two of the three comparison grids. I assessed the model features which allow to filter buildings and consider that only a percentage of the demand points will be connected, both as useful because they approximate the results of practical planning. The creation of one demand point per parcel instead of per building makes a difference for 16 % of the parcels. However, on the two largest parcels the route is significantly simplified due to this method of creating demand points. As a result, the grid length is shorter than for all three comparative grids. The implemented model was found to be fit for grid routing of district heating networks and, if the relevant data is available, can also be used for cities other than Hamburg.
GIS-based, length-optimized spatial design of district heating grids considering practical planning criteria
Keywords: Fernwärme; Fernwärmeversorgung; Trasse; Planung; Wärmenetz; Wärmeliniendichte; Geoinformationssystem (GIS); 600 Technik, Technologie