The global hydrogen demand is steadily increasing, and one way of accelerating the green hydrogen supply is to stimulate the green hydrogen economy. Utilization of waste heat from hydrogen production can increase the profitability of produced green hydrogen. Therefore, the aim of this study is to propose a system for integration of waste heat on the district heating (DH) network in Luleå, Sweden. Furthermore, an economic evaluation of the proposed system was conducted. In this study, the system was developed and investigated for two cases i.e. for a PEM and alkaline electrolyzer with an installed capacity of 100 MW. A large-scale heat pump and a heat exchanger were further added to the system to integrate the waste heat on the DH-network, while simultaneously providing cooling to the electrolyzer stack. The system was modelled for static conditions in the software MATLAB, with retrieved hourly DH data from Luleå Energi. The results showed that 203 060 MWhth can be extracted from the PEM electrolyzer with a waste heat temperature of 79 oC, while 171 770 MWhth can be integrated on the DH network annually. For the alkaline electrolyzer, 310 630 MWhth can be extracted at a waste heat temperature of 80 oC, while 226 220 MWhth can be integrated on the DH annually. The overall system efficiency is 94.7 % and 88.4 % for PEM and alkaline connected systems, respectively. Furthermore, the Levelized Cost of Heat (LCOH) is 0.218 SEK/kWhth and 0.23 SEK/kWhth for a PEM and alkaline connected system, respectively. For future scenarios with fourth generation of DH-networks, it is predicted that the LCOH can reach 0.018 SEK/kWth for a PEM electrolyzer system, and 0.017 SEK/kWth for an alkaline electrolyzer system. One conclusion that can be drawn from this study is that the utilized heat from the proposed system is price competitive in comparison with other thermal energy sources.

In recent times, there has been an explosion in the need for high-density computing and data processing. As a result the Internet and Communication Technology (ICT) demand on global energy resources has tripled in the last five years. Edge computing - bringing computing power close to the user, is set to be the cornerstone of future communication and information transport, satisfying the demand for instant response times and zero latency needed for applications such as 5G, self-driving vehicles, face recognition, and much more. The Micro Data Centre (micro DC) is key hardware in the shift to edge computing. Being self-contained, with in-rack liquid cooling systems, these micro data centres can be placed anywhere they are needed the most - often in areas not thought of as locations for datacentres, such as offices and housing blocks. This presents an opportunity to make the ICT industry greener and contribute to lowering total global energy demand, while fulfilling both the need for data processing and heating requirements. If a solution can be found to capture and utilise waste heat from the growing number of micro data centres, it would have a massive impact on overall energy consumption. This project will explore this potential synergy through investigating two different ways of utilising waste heat. The first being supplying waste heat to the District Heating network (Case 1), and the second using the micro DC as a ’data furnace’ supplying heat to the near vicinity (Case 2 and 3). Two scenarios of differing costs and incomes will be exploredin each case, and a sensitivity analysis will be performed to determine how sensitive each scenario is to changing internal and external factors. Results achieved were extremely promising. Capturing waste heat from micro data centres, and both supplying the local district heating network as well as providing the central heating of the near vicinity, is proving to be both economically and physically viable. The three different business models (’Cases’) created not only show good financial promise, but they demonstrate a way of creating value in a greener way of computing and heat supply. The amount of waste heat able to be captured is sufficient to heat many apartments in residential blocks and office buildings, and the temperatures achieved have proven to be sufficient to meet the heating requirements of these facilities, meaning no extra energy is required for the priming of waste heat. It is the hope that the investigations and analyses performed in this thesis will further the discussion around the utilisation of waste heat from lower energy sources, such as micro DCs, so that one day, potential can become reality. / På senare har tid har det skett en explosion i behovet av databehandling och databehandling med hög densitet. Som ett resultat har Internet- och kommunikationstekniksektorns (ICT) efterfråga på globala energiresurser tredubblats under de senaste fem åren. Edgecomputing för datorkraften närmre användaren och är hörnstenen i framtida kommunikation och informationsflöde. Omedelbar svarstid och noll latens som behövs för applikationersom 5G, självkörande fordon, ansiktsigenkänning och mycket mer tillfredställs av att datorkraften förs närme användaren. Micro Data Center är nycklen i övergången till edge computing. Eftersom att MicroData Center är fristående med inbyggda kylsystem kan de placeras där de behövs mest -ofta i områden som inte betraktas som platser för datacenter som exemeplvis kontor och bostadshus. Detta möjliggör för ICT-branschen att bli grönare och bidra till att sänka det totala globala energibehovet, samtidigt som behovet av databehandling kan tillgodoses. Om enlösning kan hittas för att fånga upp och använda spillvärme som genereras från växande antalet Micro Data Center, skulle det ha en enorm inverkan på den totala energiförbrukningen. Detta projekt kommer att undersöka potentiella synergier genom att undersöka två olikasätt att utnyttja spillvärme. Den första är att leverera spillvärme till fjärrvärmenätet (Case 1), och det andra att använda Micro Data Center som en "Data Furnace" som levererar värme till närområdet (Case 2 och 3). Två scenarier med olika kostnader och intäkter kommer att undersökas i varje Case och en känslighetsanalys kommer att utföras för att avgöra hur känsligt varje scenario är för ändrade interna och externa faktorer. Resultaten som uppnåtts är extremt lovande. Att fånga upp spillvärme från Micro Data Center och leverera till antingen det lokala fjärrvärmenätet eller nyttja spillvärmen lokalt har visat sig vara både ekonomiskt och fysiskt genomförbart. De tre olika affärsmodellerna (’Cases’) som skapats visar inte bara positivt ekonomiskt utfall, utan också ett sätt att skapa värde genom att på ett grönare sätt processa och lagra data och samtidigt värma städer. Mängden spillvärme som kan fångas upp är tillräcklig för att värma upp många lägenheter i bostadshus och kontorsbyggnader. Temperaturen på spillvärmen har visat sig vara tillräcklig för att uppfylla uppvärmningskraven i dessa anläggningar, vilket innebär att ingen extra energi krävs för att höja temperturen av spillvärme. Förhoppningen är att de undersökningar och analyser som utförs i denna rapport kommer att främja diskussionen kring utnyttjande av spillvärme från lägre energikällor, såsom Micro Data Center.

This study contributes to exploring methodologies and approaches to sustainability reporting in the district heating sector, emphasizing the importance for open-access and decoding of environmental data to help mitigate climate impacts. The study investigates avenues for enhancing the understanding and accuracy of emission calculations with a consumption-based perspective related to district heating in Sweden. The study examines contemporary open data sources related to district heating in Sweden and assesses the challenges and obstacles associated with sustainability reporting, and semi-structured interviews were conducted to evaluate data quality and field challenges. The study also performed computations on emissions from district heating, aiming for high geographical resolution and consumption-based calculations. Based on previous inputs, the thesis constructed its own models to compute emissions.   The study’s results identified data sources available, it was observed that many of them lack the transparency and documentation needed for third party users. Despite covering the same topics, differences in data were identified, likely due to varying methodologies for activity and emission data production. This underscores the challenge in selecting appropriate frameworks and methodologies for sustainability reporting, and its significant impact. Two main challenges were identified because of this, virtual networks and the allocation of emissions, both highly contested concepts. The computations demonstrated that it is possible to increase the granularity of emissions, using emission factors for district heating energy specifically linked to municipal areas. It also showed that using different data sources and methodologies can lead to varied outcomes, although they generally align with national trends. It is important to consider this variability when interpreting results and making decisions based on such data. Modelling to increase higher geographical resolution indicated that downscaling to postcode level is achievable but laborious and time-consuming. However, this approach can enhance understanding of local variations, aiding in the comprehension of emission patterns. Moreover, ensuring data transparency and accessibility can aid local initiatives and inform strategies for reduction, which are crucial for climate change mitigation efforts.

With the need to reduce greenhouse gas emissions in the building sector, this thesis analyzes two common heating solutions: radiator and underfloor heating. As systems with the same purpose, but with diverse installation components, it was of interest to study the climate impact of different materials. Moreover, the energy performance of the systems was investigated for two different modes of heat supply: with district heating or heat pumps. By coupling the heating systems with modes of heat supply, four models were studied. The thesis aimed at analyzing the climate impact of the models by combining the embodied and operational carbon generated during the life cycle of the heating systems, thus conducting a life cycle assessment. The operational carbon was determined by making an energy analysis in IDA ICE combined with energy carrier emission rates. With an analysis of the material and production stage of the heating systems, the embodied carbon is estimated with the software One Click LCA. The results showed that the embodied carbon had a much smaller influence on the total emissions of the building compared to the operational carbon. It was also concluded that the coupling with a heat pump was more energy efficient than having heat supplied from a district heating network. Regarding the heating systems, the underfloor heating system was slightly more efficient than the radiator heating system when coupled with the heat pump, but required more top-up heating. Throughout the study, several different aspects of the systems were encountered. Changing the district heating supplier resulted in drastic changes in the operational carbon. The electricity mix also heavily influenced the emissions produced by the heat pump. These are factors that vary greatly with the location of the project and one combination of heating and supply systems is far from obvious to be a universal solution. / Med behovet av att minska utsläppen av växthusgaser inom byggsektorn så analyserar detta examensarbete två vanliga värmelösningar: radiatorer och golvvärme. De båda systemen fyller samma syfte, men med olika installationskomponenter, vilket gör det intressant att studera klimatpåverkan av de olika materialen som systemen bygger på. Dessutom undersöktes energiprestandan hos systemen för två olika typer av värmekällor: fjärrvärme eller värmepump. Genom att kombinera värmesystemen med värmekällorna undersöktes fyra olika modeller. Examensarbetet syftade till att analysera modellernas klimatpåverkan genom att kombinera den inbyggda och operativa klimatpåverkan som genererades under värmesystemens livscykel, och följaktligen genomföra en livscykelanalys. De utsläpp som genereras från systemens driftskeden fastställdes genom att göra en energianalys i IDA ICE kombinerat med utsläpp från de olika värmekällorna. Med en analys av material- och produktionsstadiet för värmesystemen så uppskattades den inbyggda klimatpåverkan i programvaran One Click LCA. Resultaten visade att den inbyggda klimatpåverkan hade en mycket mindre effekt på byggnadens totala utsläpp jämfört med den under driftskedet. Det konstaterades också att driva värmesystemet med en värmepump var mer energieffektivt än att få det levererat från ett fjärrvärmenät. Gällande de olika värmesystemen så presterade golvvärmesystemet bättre än radiatorsystemet när det drevs med en värmepump, men det krävdes mer spetsvärme. Under studien stötte man på flera olika variationer av systemens uppbyggnad och funktion, vilket ledde till att val behövde göras för att anpassa till studiens begränsningar. Att byta fjärrvärme distributör resulterade i drastiska skillnader för driftskedets klimatpåverkan. Elmixen påverkade också kraftigt utsläppen som genererades av att driva värmepumpen. Dessa är faktorer som varierar kraftigt beroende på vart byggnaden är placerad och det gick inte att konstatera att ett värmesystem är den universiellt bästa lösningen.

This thesis investigates the current state of information sharing between district heating (DH) operators and customers in Sweden, with a focus on addressing the lack of coordination between the primary (operator) and secondary (customer) sides of DH systems. The study aims to investigate existing research on information sharing, examine the benefits of two information-sharing scenarios, and provide insights and recommendations for future partnerships between operators and customers. The study utilises qualitative methods consisting of semi-structured interviews with industry experts, which include district heating system operators, apartment rental companies, and energy management companies. It is complemented by a review of previous studies on DH systems. The results underscore the importance of enhanced communication and data exchange for optimising DH performance and sustainability. The study shows a lack of information sharing between district heating operators and customers, pointing to ownership issues, perceived lack of value, absence of suitable business models, and resource constraints as primary barriers. Insights and recommendations provided by stakeholders offer actionable strategies for facilitating future information sharing. Simplifying processes, developing transparent data management systems, and creating suitable business models are seen as key priorities.

Fjärrvärme är en väletablerad teknik i Sverige, i dagsläget kommer 50% av uppvärmningen i Sverige från fjärrvärme. I Kiruna står Tekniska Verken som leverantör av fjärrvärme, där hela 90% av alla fastigheter är anslutna till nätet. LKAB:s gruvverksamhet i Kiruna har lett till världens största stadsflytt, till följd av sprickbildningar och rörelser i marken som uppkommer i samband med brytningen efter järnmalmen. Stadsflytten samt reparationer av befintliga ledningar som går sönder som konsekvens av rörelserna i marken, har gjort att identifieringen samt underhållet av fjärrvärmenätets undercentraler har hamnat i skymundan. En underpresterande undercentral har många negativa konsekvenser för fjärrvärmenätet. Syftet med arbetet är att underlätta för Tekniska Verken att hitta de underpresterande undercentralerna. För det så har en applikation tagits fram, som kommunicerar med deras befintliga system för att sedan presentera relevant information till handhavande personal. De undercentraler som applikationen presenterar fyller de förutbestämda kriterierna: Flöde på 1000 [l/h] eller högre och en returtemperatur på 60 ºC eller högre. Vidare så har beräkningar utförts med den data som den framtagna applikationen tog fram, där befintlig returtemperatur från undercentralerna ersattes med en ny önskad returtemperatur. Beräkningarna utfördes för varje kvartal. Dygnsdata hämtades från 5 dagar från varje månad under våren, sommaren, hösten och vintern. För att göra beräkningarna mer hanterbara valdes 5 dagar istället för månadens alla dagar. Varje månad identifierades ett antal undercentraler enligt kriterierna ovan. För dessa undercentraler antogs en ny returtemperatur på 47 ºC för att motsvara åtgärder. Beräkningarna som utfördes ledde till besparingar i form av en kostnadsreduktion för pumpen och en utsläppsminskning av CO2 –ekvivalenter. För hela året blev kostnadsreduktionen för pumpen 97758 kr och utsläppsminskningen 7,32 tCO2e. Fler fördelar via rökgaskondenseringen uppnås också till följd av den sänkta returtemperaturen. Ett fjärrvärmesystem är väldigt dynamiskt, när en variabel ändras (i detta fall returtemperaturen) så påverkas indirekt flertalet andra. Någon exakt data för pumpen erhölls ej, endast snittförbrukningen per månad. Gällande trycket gjordes en uppskattning efter diskussioner med Tekniska Verken. Därefter gjordes ett antal antaganden för att kunna fullfölja uppskattningen av det nya systemet efter åtgärder på de underpresterande undercentralerna. / District heating is a well-established technology in Sweden; currently, 50% of heating in Sweden comes from district heating. In Kiruna, Tekniska Verken stands as the supplier of district heating, with a staggering 90% of all properties connected to the network. LKAB's mining operations in Kiruna have led to the world's largest urban relocation, due to ground fractures and movements arising from the extraction of iron ore. The city relocation and repairs of existing pipelines damaged by ground movements have diverted attention from the identification and maintenance of the district heating network's substations. Underperforming substations have many negative consequences for the district heating network. The purpose of the work is to facilitate Tekniska Verken in identifying the underperforming substations. To achieve this, an application has been developed that communicates with their existing system to then present relevant information to operational staff. The substations presented by the application meet predetermined criteria: a flow rate of 1000 [l/h] or higher and a return temperature of 60 ºC or higher. Furthermore, calculations have been performed using the data generated by the application, where the existing return temperature from the substations was replaced with a new desired return temperature. The calculations were conducted for each quarter. Using daily data from five days each month in spring, summer, autumn, and winter as the basis. To make the calculations more manageable, 5 days were chosen instead of all the days of the month. Each month a number of substations were identified based on the aforementioned criteria. For these substations a new return temperature of 47 ºC was assumed to correspond to actions. The calculations that were performed resulted in savings in the form of a cost reduction on the pump and a decrease of CO2 eqvuivalent emissions. For a year the calculations resulted in a cost reduction of the pump of 97758 SEK and a decrease of emissions: 7,32 tCO2e. More benefits via flue gas condensation are also achieved as a result of the lowered return temperature. A district heating system is highly dynamic; when one variable changes (in this case, the return temperature), several others are indirectly affected. No exact data for the pump was obtained, only the average consumption per month. Regarding pressure, an estimate was made after discussions with Tekniska Verken. Subsequently, a number of assumptions were made to complete the estimation of the new system after actions on the underperforming substations.

Kombinationen av fjärrvärme och frånluftsvärmepump (FVP) har blivit allt vanligare i Sverige. Detta kombinerade värmesystem är väl lämpat för att reducera energianvändningen i befintliga fastigheter med mekanisk frånluftventilation som saknar värmeåtervinning. Dock kan en FVP-installation leda till högre returtemperaturer i fjärrvärmenätet vilket det ofta finns avgifter för i dagsläget. För att främja fjärrvärmeanvändning sommartid använder fjärrvärmeleverantören sig av säsongsvarierande prismodeller i vilket fjärrvärmepriset varierar under en del av året. Genom att stänga av FVP sommartid och endast bruka fjärrvärme finns en potentiell kostnadsbesparing då fjärrvärmepriset är som lägst. Denna kostnadsbesparing undersöks utifrån olika typer av fjärrvärmetaxor, elnätsavgifter och elhandelspris. Det undersöks också hur Boverkets regler för beräkning av primärenergital påverkar denna värmesystemtyp. Typiska prismodeller för fjärrvärme har undersökts, samt så har energianvändning framräknats för sex fiktiva flerbostadshus runtom i landet. För varje byggnad beräknas energianvändningen utifrån tre fall. I referensfallet, Fall 1 används bara fjärrvärme och i Fall 2 används FVP till både uppvärmning och tappvarmvatten (TVV). Fall 3 är som Fall 2 fast FVP täcker inget TVV-behov och stängs av under sommar-perioden. Energianvändningen är framräknad över ett år och energikostnaden jämförs mellan fallen. I Fall 2 och Fall 3 är de totala energikostnaderna för byggnaderna mellan 61–75% respektive 67–78% av energikostnaderna i Fall 1. Mellan Fall 2- och 3 finns däremot ingen tydlig besparingstrend trots att alla fjärrvärmenät på orterna har ett säsongsvarierande fjärrvärmepris. Att ingen besparingstrend uppstår påvisar att kostnaden för varje levererad värmeenhet från FVP sommartid är ungefär lika stor som varje värmeenhet fjärrvärme. Detta beror på att en hög värmefaktor används vilket gör det väldigt kostnadseffektivt att köpa el. Med en lägre värmefaktor gynnas avstängning av FVP sommartid. Utifrån den framräknade energianvändningen beräknas primärenergitalet och den specifika energianvändningen för samtliga byggnader. Primärenergitalet är i de flesta fall större än den specifika energianvändningen för att elanvändningen räknas upp. I Luleå är däremot den specifika energianvändningen större än primärenergitalet, även vid användning av FVP. / The combination of district heating and exhaust air heat pump (EAHP) has become increasingly common in Sweden. This combined heating system is well suited for reducing energy use in existing buildings with mechanical exhaust air ventilation that lacks heat recovery. However, an EAHP installation can lead to higher return temperatures in the district heating network. In order to promote district heating use during the summer, the district heating supplier use seasonal varying price models in which the district heating price varies during some of the year. By shutting down EAHP in summer and only using district heating, there is a potential cost saving as the district heating price is at its lowest. This cost saving is investigated based on various types of district heating tariffs, electricity grid charges and electricity prices. It is also examined how Boverket's rules for calculating primary energy affects this type of heating system. Typical price models for district heating have been investigated. The energy use for six fictitious multi-dwelling buildings around the country has also been made. For each building, the energy use was calculated from three cases. For the reference case, Case 1, only district heating is used, for Case 2 EAHP is used for both heating and domestic hot water and Case 3 is as Case 2 fixed EAHP does not cover domestic hot water requirements and is switched off during the summer period. The energy consumption is calculated over a year and the energy cost is compared between the cases. In Case 2 and Case 3, the total energy costs for the buildings are between 61–75% and 67–78% of the energy costs in Case 1, respectively. However, between Case 2- and 3, there is no clear saving trend despite all the locations having a seasonally varying district heating price. The fact that no saving trend arises shows that the cost of each heat unit delivered from FVP in the summer is about the same as each heating unit of district heating. This is because a high COP (coefficient of performance) is used, which makes it very cost-effective to buy electricity. With a lower COP, shutdown of EAHP benefits summer time. Based on the calculated energy use, the primary energy and the specific energy use are calculated for all buildings. In most cases, the primary energy number is larger than the specific energy use, as the electricity consumption is going to be larger with primary energy. In Luleå, on the other hand, the energy-area ratio is greater than the primary energy number, even when using an EAHP.

Bei der Auslegung und Überprüfung der Betriebsweise von Fernwärmesystemen (FWS) ist eine Analyse der gesamten Prozesskette eines FWS – Erzeugung, Verteilung und Übergabe – notwendig, um eine bestmögliche Gestaltung derselben zu erreichen. Einen Ansatz zur Optimierung der Betriebsweise bietet die Modifikation des Fernwärmetemperaturniveaus, dem in der Fernwärmebranche bezüglich der Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems eine große Bedeutung beigemessen wird. Allgemeingültige Aussagen zur Höhe dieses Einflusses lassen sich aufgrund der unterschiedlich gestalteten FWS, insbesondere für Teillastbedingungen, nicht treffen. Die vorliegende Arbeit behandelt den Einfluss des Fernwärmetemperaturniveaus auf die Effizienz thermodynamischer Prozesse in Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK-Anlagen) mit Dampfturbinen sowie auf den Transportaufwand des Fernwärmewassers. Zu diesem Zweck werden die Grundlagen und der Stand des Wissens sowie wesentliche Zusammenhänge zwischen den Optimierungsstrategien und dem Fernwärmetemperaturniveau formuliert. Zur Ermittlung des elektrischen Eigenbedarfs für den Transport des Fernwärmewassers wird eine hydraulische Untersuchung vorgestellt und anhand unterschiedlicher Wärmenetzstrukturen diskutiert. Für die weitere Analyse von KWK-Anlagen mit Dampfturbinen werden methodische Hinweise und Grundlagen zur Modellierung ausgearbeitet, die anschließend auf real existierende typische KWK-Anlagen angewendet werden. Dies sind eine Gegendruckanlage, ein Kombikraftwerk und eine Entnahme-Kondensations-Anlage. Zur Modellüberprüfung werden Mess- und Simulationswerte von ausgewählten Lastgängen sowie für den gesamten Lastbereich gegenübergestellt. Zur Bewertung der Energieeffizienz von FWS unter Berücksichtigung des Fernwärmetemperaturniveaus werden zwei Methoden abgeleitet. Eine differentielle, auf den Lastpunkt bezogene Bewertung mittels temperaturabhängiger Kraftwerkskennlinien und eine integrative Bewertung, bei der unterschiedliche Betriebsweisen über einen definierten Zeitraum einbezogen werden. An ausführlichen Beispielen werden deren Anwendung und Eignung sowie der Einfluss des Fernwärmetemperaturniveaus diskutiert. Abschließend wird die Wirtschaftlichkeit von 3 ausgewählten Maßnahmen durch Anwendung der integrativen Bewertung vorgestellt. / In order to achieve the best possible end-to-end design of a district heating system, any dimensioning and examining of operating regimes of district heating systems requires an analysis of the entire process chain ranging from generation via distribution to heat delivery. One of the options to optimise an operating regime is to modify the district heating temperature level, a parameter to which great importance is attached in the district heating industry with a view to the economics of the overall system. The differences in the design of district heating systems do not allow issuing any universally valid statements on how strong this influence is, especially for conditions of part load. The present paper looks into the influence of the district heating temperature level on the efficiency of thermodynamic processes in combined heat and power (CHP) plants using steam turbines, and on the expenditure of district heating water transport. For this purpose, it states the fundamentals and current level of knowledge, as well as important connections between the optimisation strategies used and the district heating temperature level. In view of calculating the auxiliary power required to transport district heating water, a hydraulic analysis will be presented and discussed, with several different structures of district heating systems being used for illustration. For a more advanced analysis of CHP plants using steam turbines, methodological information and modelling basics will be described and then applied to typical CHP plants existing in reality. These are a backpressure plant, a combined-cycle gas turbine plant and an extraction condensing plant. To validate the model, measured and simulated data of selected load cycles as well as the entire load range will be compared. Two methods of assessing the energy efficiency of district heating systems in consideration of the district heating temperature level will be derived: a differential assessment related to the duty point and using temperature-dependent power plant characteristic curves, and an integrative assessment where several different operating regimes are included over a pre-defined period of time. Detailed examples will be discussed to illustrate the application and suitability of these assessments as well as the influence of the district heating temperature level. Finally, the economics of selected steps applying the integrative assessment will be highlighted.

Bei der Auslegung und Überprüfung der Betriebsweise von Fernwärmesystemen (FWS) ist eine Analyse der gesamten Prozesskette eines FWS – Erzeugung, Verteilung und Übergabe – notwendig, um eine bestmögliche Gestaltung derselben zu erreichen. Einen Ansatz zur Optimierung der Betriebsweise bietet die Modifikation des Fernwärmetemperaturniveaus, dem in der Fernwärmebranche bezüglich der Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems eine große Bedeutung beigemessen wird. Allgemeingültige Aussagen zur Höhe dieses Einflusses lassen sich aufgrund der unterschiedlich gestalteten FWS, insbesondere für Teillastbedingungen, nicht treffen. Die vorliegende Arbeit behandelt den Einfluss des Fernwärmetemperaturniveaus auf die Effizienz thermodynamischer Prozesse in Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK-Anlagen) mit Dampfturbinen sowie auf den Transportaufwand des Fernwärmewassers. Zu diesem Zweck werden die Grundlagen und der Stand des Wissens sowie wesentliche Zusammenhänge zwischen den Optimierungsstrategien und dem Fernwärmetemperaturniveau formuliert. Zur Ermittlung des elektrischen Eigenbedarfs für den Transport des Fernwärmewassers wird eine hydraulische Untersuchung vorgestellt und anhand unterschiedlicher Wärmenetzstrukturen diskutiert. Für die weitere Analyse von KWK-Anlagen mit Dampfturbinen werden methodische Hinweise und Grundlagen zur Modellierung ausgearbeitet, die anschließend auf real existierende typische KWK-Anlagen angewendet werden. Dies sind eine Gegendruckanlage, ein Kombikraftwerk und eine Entnahme-Kondensations-Anlage. Zur Modellüberprüfung werden Mess- und Simulationswerte von ausgewählten Lastgängen sowie für den gesamten Lastbereich gegenübergestellt. Zur Bewertung der Energieeffizienz von FWS unter Berücksichtigung des Fernwärmetemperaturniveaus werden zwei Methoden abgeleitet. Eine differentielle, auf den Lastpunkt bezogene Bewertung mittels temperaturabhängiger Kraftwerkskennlinien und eine integrative Bewertung, bei der unterschiedliche Betriebsweisen über einen definierten Zeitraum einbezogen werden. An ausführlichen Beispielen werden deren Anwendung und Eignung sowie der Einfluss des Fernwärmetemperaturniveaus diskutiert. Abschließend wird die Wirtschaftlichkeit von 3 ausgewählten Maßnahmen durch Anwendung der integrativen Bewertung vorgestellt. / In order to achieve the best possible end-to-end design of a district heating system, any dimensioning and examining of operating regimes of district heating systems requires an analysis of the entire process chain ranging from generation via distribution to heat delivery. One of the options to optimise an operating regime is to modify the district heating temperature level, a parameter to which great importance is attached in the district heating industry with a view to the economics of the overall system. The differences in the design of district heating systems do not allow issuing any universally valid statements on how strong this influence is, especially for conditions of part load. The present paper looks into the influence of the district heating temperature level on the efficiency of thermodynamic processes in combined heat and power (CHP) plants using steam turbines, and on the expenditure of district heating water transport. For this purpose, it states the fundamentals and current level of knowledge, as well as important connections between the optimisation strategies used and the district heating temperature level. In view of calculating the auxiliary power required to transport district heating water, a hydraulic analysis will be presented and discussed, with several different structures of district heating systems being used for illustration. For a more advanced analysis of CHP plants using steam turbines, methodological information and modelling basics will be described and then applied to typical CHP plants existing in reality. These are a backpressure plant, a combined-cycle gas turbine plant and an extraction condensing plant. To validate the model, measured and simulated data of selected load cycles as well as the entire load range will be compared. Two methods of assessing the energy efficiency of district heating systems in consideration of the district heating temperature level will be derived: a differential assessment related to the duty point and using temperature-dependent power plant characteristic curves, and an integrative assessment where several different operating regimes are included over a pre-defined period of time. Detailed examples will be discussed to illustrate the application and suitability of these assessments as well as the influence of the district heating temperature level. Finally, the economics of selected steps applying the integrative assessment will be highlighted.

District heating is a spread technology where buildings and industries are supplied with heatand hot tap water. This technology is used in 285 out of Sweden’s 290 municipalities. GöteborgEnergi has a theoretical possibility to lower their return temperature from 38 ◦C to 30 ◦C. This change corresponds to economic savings at 54 millions [kr/year] in production costs, anddecreased carbon dioxide emissions at 3 390 [ton CO2e/ year]. Ineffective heat exchangers indistrict heating centrals is one of the reasons why the return temperature is high in the districtheating grid, though the goal is to have the lowest return temperature as possible.To identify which district heating centrals that are ineffective has the Överkonsumstionsmetodenbeen applied. Through reinvestments of new heat exchangers in district heating centrals with ahigh return temperature, the company could lower the return temperature. Reinvesting in 247profitable apartment building centrals would lower the nets average return temperature with 0,44◦C, a saving in production costs of 2,84 [Mkr/year] and decreased carbon dioxide emissions of189 [ton CO2e/year]. However, calculations show that it is only profitable at 22% to reinvest innew heat exchangers at apartment buildings. The reinvestments tend to be profitable when thereturn temperature and heat use is high. A table has also been developed to determine when it isprofitable to do this reinvestment, dependent on return temperate, delivered heat and installedefficiency for the specific district heat central. / Fjärrvärme är en utbredd teknik där byggnader och industrier förses med värme och varmttappvarmvatten. I Sverige används tekniken i 285 av 290 kommuner. Göteborg Energi har enteoretisk möjlighet att sänka sin returtemperatur från 38 ◦C till 30 ◦C, vilket motsvarar en ekonomiskbesparing om 54 [Mkr/år] i produktionskostnader och en koldioxidutsläpps minskningmed 3 390 [ton CO2e/år]. Ineffektiva värmeväxlare i fjärrvärmecentralerna är en utav anledningarnatill varför returtemperaturen är hög i fjärrvärmenätet, målet är dock att ha lägsta möjligareturtemperatur. För att identifiera vilka fjärrvärmecentraler som är ineffektiva har Överkonsumtionsmetodentillämpats. Genom reinvestering av nya värmeväxlare i fjärrvärmecentraler med hög returtemperatur,hade företaget kunnat sänka sin returtemperatur. Reinvestering av de 247 lönsammafjärrvärmecentralerna i flerbostadshus hade givit en förändring på fjärrvärmenätets genomsnittligareturtemperatur om 0,44 ◦C, en produktionskostnadsbesparing om 2,84 [Mkr/år] samt ettminskat koldioxidutsläpp om 189 [ton CO2e/år]. Dock visar beräkningar att det enbart är lönsamtvid 22% att reinvestera i nya värmeväxlare vid fjärrvärmecentraler i flerbostadshus. Exempelvistenderar lönsamheten för reinvestering av värmeväxlare att öka vid fjärrvärmecentraler med högreturtemperatur och stor värmemängd. Det har även tagits fram en tabell för att kunna avgöranär det är lönsamt att göra reinvesteringen, beroende på returtemperatur, värmemängd samtdimensionerad effekt för den specifika fjärrvärmecentralen.