Das Wärmenetz und die Energiewende

Nahwärmenetz_Biogasanlage_Energy-Mag

Bedeutung von Wärmenetzen für die Energiewende. Oft werden die Erneuerbaren Energien und die Energiewende in Deutschland als Wende hin zur Individualisierung der Energie bezeichnet. Jeder kann sich selbst mit Strom und Wärme versorgen. Das ist prinzipiell auch richtig; und auch wieder nicht, denn aus der Sicht von Energieeffizienz macht es Sinn bestimmte Energieformen mit anderen zu teilen. Wärmenetze zum Beispiel. Eine Gemeinde oder eine Siedlung kann Wärme gemeinsam besser nutzen als einer alleine.

Ein Positionspapier von 7 nahmhaften Experten beleuchtet nun das Für und Wider von Wärmenetzen (wir berichteten >>). Wir haben die wesentlichen Punkte der Studie noch einmal verständlich zusammengefasst.


Wärmenetzen und Nahwärmenetzen kommt eine herausragende Bedeutung für die Energiewende in Deutschland zu

„Wärmenetze können ein wesentliches Element der Energiewende werden. Sie eignen sich als Bindeglied zwischen Strom- und Wärmemarkt und sie schaffen die Bedingungen, um Erneuerbare Energien bestmöglich zu nutzen. Trotz vielfach interessanter Rahmenbedingungen werden Wärmenetze bei weitem noch nicht so häufig errichtet wie dies ökonomisch und ökologisch sinnvoll wäre. Ein stärkeres Engagement für Wärmenetze wird daher empfohlen.“

So fassen 7 anerkannte Experten von 7 ebensolchen Instituten die Bedeutung von Wärmenetzen für die Energiewende in Deutschland zusammen. Es sind dies:

Dr. Volker Kienzlen, Helmut Böhnisch, Harald Bieber, KEA, Karlsruhe
Veit Bürger, Öko-Institut e.V. Freiburg
Michael Nast, DLR, Stuttgart
Dr. Martin Pehnt, ifeu, Heidelberg
Maike Schmidt, ZSW, Stuttgart
Prof. Dr. Uwe Leprich, izes, Saarbrücken
Wolfgang Schulz FhG-IFAM

Nahwärmenetz_Biogasanlage_Energy-Mag
Ein Wärmenetz, das heisst: Energie mit anderen zu teilen ist meist wirtschaftlicher als ein Haus alleine mit Energie zu versorgen. Wärmenetze werden wesentlich zum Gelingen der Energiewende in Deutschland beitragen. © REHAU AG+Co.

Mehr Wärmenetze für die Energiewende

In der öffentlichen Diskussion der „Energiewende“ liegt der Fokus auf der Stromerzeugung; der Wärmesektor wird dabei jedoch häufig ausgeblendet. Dabei ist der Wärmeverbrauch wichtig für das Erreichen der Klimaschutzziele: Mehr als 16% der bundesweiten CO2-Emissionen entfallen auf Zentralheizungen und Öfen in Gebäuden, also im Wesentlichen auf die Raumwärme ohne Strom. In Baden-Württemberg werden sogar rund 33% der CO2-Emissionen durch die Erzeugung von Raumwärme verursacht. Zudem wird der Wärmesektor durch den Ausbauder Kraft-Wärme-Kopplung und den Einsatz von elektrischen Wärmepumpen immer stärker mit dem Stromsektor vernetzt, wodurch die Energiewende auch im Stromsektor unterstützt werden kann. Perspektivisch ist daher ein kombiniertes Strom-Wärme-System zu betrachten, das die Zielsetzungen der Energiewende in Deutschland und des Klimaschutzes erfüllt.

Die Landesregierung Baden-Württembergs hat im Klimaschutzgesetz das Ziel verankert, bis 2050 die Treibhausgasemissionen um 90% zu senken. Dazu soll der Energieverbrauch im Land halbiert und 80% des verbleibenden Bedarfs mit erneuerbaren Energien gedeckt werden.

Nah- und Fernwärme können mit KWK-Systemen wesentlich dazu beitragen, die Ziele der Energiewende zu erreichen. Allerdings hat die leitungsgebundene Wärmeversorgung zurzeit nicht für alle Versorgungsunternehmen eine entsprechend hohe Priorität. Die Zubauraten für Wärmenetze sind trotz vorhandener Fördermechanismen gering. Der Anteil der Fernwärme am Endenergieverbrauch für Wärme in Baden-Württemberg stagniert seit vielen Jahren bei ungefähr 10%.

Große Systeme oft wirtschaftlicher

Wärmenetze können einen wichtigen Beitrag für die künftige Energieversorgung leisten. Energieträger wie Landschaftspflegeholz, Stroh oder Abwärme aus der Biogasproduktion können nur in großen Systemen wirtschaftlich und emissionsarm genutzt werden, effiziente Abgasreinigungsanlagen für Feststoff-Feuerungen lassen sich erst ab einigen 100 kW Feuerungsleistung wirtschaftlich darstellen. Zu erwarten ist, dass feste Biomasse langfristig nicht nur zur Wärmeerzeugung sondern auch mit Feuerungswärmeleistungen ab 1MW zuverlässig in Kraft-Wärme-Kopplung genutzt werden kann.

Ebenfalls langfristig ist davon auszugehen, dass die Wärmeerzeugung mit Hilfe von solarthermischen Großanlagen eine nennenswerte Rolle spielen wird. Dann werden große Wärmespeicher erforderlich. Sie erlauben es, den unterschiedlichen Verlauf von Wärmebedarf und solarer Wärmeerzeugung auch über längere Zeiträume auszugleichen. Mit Wärmenetzen gekoppelte große Solaranlagen sind auf Grund von Skaleneffekten und eingesparten Infrastrukturkosten deutlich günstiger als solarthermische Einzelanlagen.

Pufferspeicher_Oskar_Ackermannbogen
Solarthermische Wärmenetze erfordern große Pufferspeicher wie hier der Schichtspeicher Oskar unterhalb des Ackermannbogens in München. Ein Schichtspeicher mit 30 Meter Durchmesser, der das angeschlossene Nahwärmenetz mit Wärme beliefert.

Auch Großwärmepumpen sind mit geeigneter Wärmequelle als Wärmerzeuger denkbar, da sie effizienter arbeiten als Kleinanlagen. 1KWK-Anlagen werden dann betrieben, wenn wenig erneuerbarer Strom im Netz ist, Wärmepumpen dann, wenn viel erneuerbarer Strom erzeugt wird.

Neben dem zeitlichen Ausgleich von Wärmeangebot und -nachfrage sind Wärmenetze auch für den flächendeckenden Zugang zu erneuerbaren Wärmequellen ein wichtiger Baustein. Speziell in stark verdichteten urbanen Räumen (Kernstädte) können hohe Anteile erneuerbarer Energiequellen auf Grund der fehlenden Flächenverfügbarkeit nur durch eine leitungsgebundene Wärmeversorgung erreicht werden.

An Standorten, an denen die Gewinnung geothermischer Energie aus tiefen Schichten technisch möglich ist (hydrothermal, Tiefengestein), sind Wärmenetze ebenfalls die sinnvollste und einfachste Lösung. Die Leistungen und Wärmemengen, die allein bei einer Bohrung zur Verfügung stehen, sind so groß, dass sie nur in größere Wärmenetze eingespeist werden können. Auch Power-to-Gas-Anlagen können als Wärmequelle betrachtet werden, falls sich diese Technologie zur Verwertung von regenerativem Überschussstrom langfristig durchsetzen wird.

Als weiteres wesentliches Argument spricht für Wärmenetze, dass dort ein Mix an Wärmequellen eingesetzt werden kann, wie es in dezentralen Systemen nicht wirtschaftlich möglich ist.

Große Blockheizkraftwerke effizienter als kleine

Größere BHKW haben einen höheren elektrischen Nutzungsgrad und sind daher effizienter als Kleinanlagen. Dabei erzeugen sie mehr Wärme als in einem einzelnen Wohngebäude benötigt wird. Effiziente und wirtschaftliche Kraft-Wärme-Kopplung setzt daher eine größere Anzahl von Wärmeabnehmern voraus, die mit Hilfe von Wärmenetzen erschlossen werden können. Blockheizkraftwerke (BHKWs), die gleichzeitig Strom und Wärme erzeugen, wurden über viele Jahre so dimensioniert, dass sie mit langen Laufzeiten die Grundlast des Wärmebedarfs gedeckt haben.

Mit steigendem Anteil von Wind- und Photovoltaik-Anlagen an der Stromerzeugung steigt aber der Bedarf an regelbarer Erzeugungsleistung. Mit Motoren oder Gasturbinen angetriebene BHKW-Anlagen sind reaktionsschnell und können daher in Verbindung mit Wärmespeichern diesen Regelungsbedarf ideal ausgleichen. Kleine BHKW hingegen weisen so hohe jährliche Fixkosten auf, dass sie bei der künftig erforderlichen flexiblen Betriebsweise eine zu niedrige Auslastung und damit zu hohe Erzeugungskosten hätten.

Die Studie „Flexibilitätsreserven aus dem Wärmemarkt“ geht davon aus, dass mit Blockheizkraftwerken der 1 MW-Klasse in Verbindung mit Wärmenetzen und Wärmespeichern eine flexibel einsetzbare Leistung von 35GW bereitgestellt werden kann. Dies sind bereits rund 40% derJahreshöchstlast im deutschen Stromnetz.

Solche Netze können außerdem ohne weiteres um Wärmequellen auf der Basis erneuerbarer Energien und Abwärme erweitert werden. KWK-Systeme können langfristig auch mit synthetischem Methan aus Erneuerbaren Energien betrieben werden.

Abwärme aus Gewerbe und Industrie

In vielen Industrieunternehmen fällt durch Produktionsprozesse Abwärme an, die z.B. wegen eines zu geringen Temperaturniveaus nicht mehr im Betrieb selbst genutzt werden kann. Diese Wärme kann mit Hilfe von Wärmenetzen nutzbar gemacht werden. Industrielle Abwärme eines Unternehmens sollte mit weiteren Wärmequellen kombiniert werden, um einseitige Abhängigkeiten zu vermeiden.

Der Kunde profitiert

Der Kunde mit Wärmenetzanschluss hat einen Komfortgewinn: er muss sich nicht um seine Heizungsanlage kümmern. Das umfasst nicht nur den laufenden Betrieb der Wärmeerzeugung, sondern auch die Wartung, die Aufwendungen für den Schornsteinfeger, Brennstoffbeschaffung und ggf. Lagerung sowie in längeren Zeitabständen auch die Erneuerung der Kesselanlage. Übernimmt der Netzbetreiber auch die Wartung der Übergabestation, steigt der Komfortgewinn nochmals an. Der Platzbedarf einer Wärmeübergabestation ist minimal. In Mehrfamilienhäusern kann der Wärmenetzbetreiber auch die Abrechnung mit den Mietern übernehmen.

Heizzentralen von Wärmenetzen lassen sich weitaus kostengünstiger auf neue Techniken umrüsten als die Summe der an das Netz angeschlossenen Gebäude. Langfristig führt dies zu einer erhöhten Versorgungssicherheit.

Die Gemeinde profitiert ebenfalls

Für die Gemeinde oder Kommune ist eine netzgebundene Wärmeversorgung mit lokaler Versorgungssicherheit verbunden. Insbesondere Netze mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien halten Kaufkraft am Ort, die bei der Nutzung fossiler Energieträger ins Ausland abfließt. Eine genossenschaftliche oder kommunale Eigentümerstruktur trägt hierzu zusätzlich bei.

Mit der Wärmeversorgung bietet die Kommune zudem ein weiteres Infrastrukturelement an. Wie schon die Bereitstellung von Wasser, Abwasser und Stromversorgung entlastet auch die zentrale Wärmeversorgung von individuellen Aufwendungen: Auch hier ist eine gemeinschaftliche Erledigung effizienter und in der Regel günstiger. Für eine umfassende Förderung von Klimaschutz und Erneuerbaren Energien auf dem Gemeindegebiet können koordinierte Entscheidungen der Kommunalverwaltung einen weitaus höheren Einfluss haben als unkoordinierte Individualentscheidungen einzelner Gebäudeeigentümer und Bürger. Quartierskonzepte sind eine gute Chance, zentrale Wärmeversorgungslösungen zu prüfen.

Wärmenetze als langlebige Infrastruktur erfordern ein langfristiges Engagement, eine stabile Struktur des Versorgungsunternehmens sowie eine stabile politische Unterstützung.

Der Anschluss an ein Wärmenetz führt für den Versorger zu einer langfristigen Kundenbindung. Während Strom und Gas im liberalisierten Markt auch via Internet gekauft werden können und somit jederzeit ein Versorgerwechsel möglich ist, ist der Versorger in der Wärmeversorgung konkurrenzlos. Dies bedeutet ein langfristig tragfähiges und somit attraktives Geschäftsmodell.

Dänemark / Jütland
Dänemark hat einen langen und kalten Winter. Vielleicht deshalb ist das Land Vorreiter und Vorbild in Sachen erneuerbarer Wärme. © HvideSande.dk

Dänemark ist Vorbild

Während in Deutschland der Ausbau von Wärmenetzen nur sehr langsam vorankommt, ist dies in anderen Ländern, insbesondere in Dänemark, deutlich anders. Nicht nur in Städten, auch in stark ländlich strukturierten Gebieten spielt hier die leitungsgebundene Wärmeversorgung eine wichtige Rolle. Mittlerweile sind dort mehr als 60% aller Gebäude an Wärmenetze angeschlossen. Als Wärmequelle fungieren neben fossil betriebenen KWK-Anlagen Strohheizkessel, Biogasanlagen, Holzheizwerke und Holzheizkraftwerke sowie neuerdings große thermische Solaranlagen.

Außerdem wurde in Dänemark bereits damit begonnen, aufgrund des hohen Windanteils bei der Stromerzeugung eine Brücke zwischen Strom-und Wärmeversorgung zu schlagen. Der Betrieb der Blockheizkraftwerke erfolgt flexibel als Ausgleich zur fluktuierenden Windstromerzeugung. Im Gegenzug nimmt die Umwandlung von überschüssigem regenerativem Strom in Wärme mit Hilfe großer Wärmepumpen und während sehr kurzer Phasen betriebener Elektrokessel, die in den Heizzentralen der Wärmenetze installiert sind, stetig zu.

Wärmenetze werden in Dänemark weiter ausgebaut, damit bis zum Jahr 2035 der gesamte Wärmebedarf aus Erneuerbaren Energien gedeckt werden kann. Seit Anfang 2013 ist es bereits verboten, in Neubauten Öl-oder Gaskessel zu installieren.

Die Experten schlagen in ihrem Positionspapier weiter die Einrichtung eines landes- oder bundesweiten Pools von Nahwärmeberatern vor, die Kommunen, Genossenschaften und Stadtwerke in einer frühen Phase der Entscheidungsfindung unterstützen. Diese sollten nachweislich über Erfahrung mit der Konzeption von Wärmenetzen verfügen.

Wärmenetze erleichtern die Nutzung von erneuerbaren Energien, effizienter KWK und Abwärme in erheblichem Maße. Sie sind daher ein besonders geeignetes Mittel, um die Energiewende in Deutschland auch im Wärmesektor umzusetzen. Es wird aber ein langer Atem benötigt, um ähnliche Erfolge zu erreichen, wie sie bereits heute in den skandinavischen Ländern zu beobachten sind. Umso wichtiger ist, rasch und entschlossen mit der Beseitigung von Hemmnissen, der gezielten Ansprache von Kommunen und der verstärkten Ausschöpfung des vorhandenen großen Potenzials zu beginnen.

Lesen Sie zum Thema Wärmenetze auch: „Das kalte Netz – die Wärme-Revolution aus der Provinz“ >>

Das könnte Sie auch interessieren:

Kommentar verfassen

%d Bloggern gefällt das: