ANGEBOTE

Initialberatung

THEMEN

Sie haben Fragen? Wir haben Antworten.

Mit dem kostenfreien Angebot der Initialberatung bieten wir Ihnen als Kommune, Energieversorger oder Genossenschaft die Möglichkeit, die Vorteile und Hemmnisse von Wärmenetzen zu erörtern. Gerne kommen wir für ein Gespräch zu Ihnen oder referieren in Ihrem Gemeinderat.

Bei der Initalberatung besprechen wir gerne mit Ihnen Chancen zur Nutzung erneuerbarer Energien und dezentraler Kraft-Wärme-Kopplung sowie der Steigerung der Energieeffizienz. Wir zeigen Ihnen die verschiedenen Optionen und Techniken einer netzgebundenen Wärmeversorgung auf und unterstützen Sie bei der Entscheidungsfindung für ein Wärmenetz.

Ebenso ist es uns ein besonderes Anliegen, das Thema Wärmenetze auch interessierten Bürgern und Hauseigentümern näher zu bringen und mögliche Bedenken und Hemmnisse abzubauen. Gerne kommen wir auch hierfür zu Ihnen und stellen die Thematik in einer Bürgerversammlung oder anderen öffentlichen Veranstaltungen vor.

Passgenaue Beratung
Grundsätzlich erfolgen unsere Beratungsaktivitäten immer in enger Abstimmung und Zusammenarbeit mit der regionalen Energieagentur des Landkreises oder mit den vom Land geförderten regionalen Initiativen zum Thema Wärmenetze, die jeweils für einen Regionalverband zuständig sind.

Zur Wärmeerzeugung kommen verschiedene Techniken zum Einsatz, die wir bei unseren Beratungen, jeweils zugeschnitten auf die örtlichen Randbedingungen, berücksichtigen. Damit Sie sich bereits vorab ein Bild machen können, zeigen wir Ihnen in einer kleinen Übersicht, was möglich ist.

Kraft-Wärme-Kopplung

Besonders in gasversorgten Gebieten bietet die dezentrale Kraft-Wärme-Kopplung in Kombination mit einem Wärmenetz eine Alternative zur Gas-Einzelheizung.

Erdgas-Blockheizkraftwerke erzeugen zum einen Strom, der teilweise den Eigenbedarf großer Objekte deckt oder in das Netz der allgemeinen Versorgung eingespeist werden kann. Die gleichzeitig im Motor des Blockheizkraftwerks entstehende Wärme wird in das Wärmenetz eingespeist und kann die Versorgung eines Quartiers, eines Stadt- bzw. Ortsteils oder einer ganzen Gemeinde übernehmen.

In Quartieren mit Erdgasnetz besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, Blockheizkraftwerke im Heizkeller von Einzelobjekten zu installieren, z.B. in öffentlichen Gebäuden sowie in großen und kleinen Mehrfamilienhäusern. Wirtschaftlich attraktiv ist in diesen Fällen die möglichst weitgehende Eigennutzung des BHKW-Stroms, sofern die teilweise sehr komplexen rechtlichen und organisatorischen Fragen der Eigenstromnutzung, vor allem in Häusern mit mehreren Wohnungen oder Gewerbeeinheiten gelöst werden können.

Vorteile großer Blockheizkraftwerke
Objektversorgung mit Erdgas-Blockheizkraftwerken ist ein sinnvoller Weg, die Effizienzvorteile der dezentralen Kraft-Wärme-Kopplung zu nutzen. Allerdings bieten größere Lösungen mit Wärmenetzen eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber den Einzelobjekten. Große BHKW-Module, die elektrische Leistungen im Bereich von 1 MW aufweisen, haben deutlich höhere Stromwirkungsgrade und erheblich niedrigere spezifische Investitionskosten als Module mit kleiner Leistung. Außerdem wird auch beim Einsatz von Erdgas-BHKW der wärmegeführte Betrieb und die damit verbundene zeitliche Verteilung der Stromerzeugung im Stromnetz der Zukunft immer weniger benötigt. Erdgas-BHKW müssen in Zukunft, genauso wie Biogas-BHKW, in zunehmendem Maße flexibel betrieben werden, um die fluktuierende Stromerzeugung durch Solar- und Windkraftwerke auszugleichen. Größere Einheiten in Verbindung mit Wärmenetzen bieten dafür mehr Möglichkeiten, vor allem weil viel größere Freiheiten bestehen, das Volumen und die Betriebsweise der notwendigen Wärmespeicher an die technischen Anforderungen des flexiblen Betriebs anzupassen.

Erdgas-Blockheizkraftwerke können somit ein Ansatz sein, in erdgasversorgten Quartieren und Stadtteilen den Übergang von den Gasnetzen zu den Wärmenetzen einzuleiten.


Bioenergiedörfer

Die Markteinführung der Bioenergie in Verbindung mit Wärmenetzen erfolgte in Baden-Württemberg bereits vor rund 20 Jahren, als die ersten Holzheizwerke mit Hackschnitzelkesseln, finanziell unterstützt durch die damaligen Förderprogramme, realisiert wurden.

Das erste Bioenergiedorf im Land war Mauenheim (Landkreis Tuttlingen), das seit 2006 seinen Wärmebedarf zu großen Teilen aus Biogaswärme und Holzhackschnitzeln deckt. Laut Homepage des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft gibt es landesweit bereits 82 Bioenergiedörfer.
(Stand: Juni 2015)

Die Wärmeerzeugung erfolgt vielfach in ganzjährig betriebenen Biogasanlagen in Kombination mit Hackschnitzelkessel und einem fossilen Spitzenkessel. Der im Blockheizkraftwerk der Biogasanlage erzeugte Strom wird ins Netz der allgemeinen Versorgung eingespeist und nach Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vergütet. Ein Teil der Bioenergiedörfer bezieht die Wärme ausschließlich aus Biomasseheizwerken (Hackschnitzel, Pellet). Strom wird in diesen Fällen nicht erzeugt. Von zunehmender Bedeutung beim Betrieb von Holzkesseln in Heizzentralen ist eine hochwertige Abgasreinigung mit Partikelfiltern.

Ungenutzte Wärmepotenziale
Der Ausbau der Biogasnutzung während der letzten 15 Jahre war vielfach dadurch geprägt, dass im Wesentlichen die Stromerzeugung im Mittelpunkt stand und die Wärme als Abfallprodukt betrachtet wurde. Deshalb gibt es ein weiterhin sehr großes, bisher ungenutztes Potenzial von Wärme aus Biogasanlagen, das grundsätzlich für die Einspeisung in Wärmenetze zur Verfügung steht.

Aufgrund der in Zukunft zunehmenden Stromerzeugung durch PV- und Windkraftanlagen, die den witterungsbedingten Schwankungen unterworfen ist, werden in Zukunft immer mehr flexible Stromerzeugungskapazitäten benötigt, die zu den Zeiten die Täler auffüllen, wenn Sonne und Wind zu wenig Leistung bereitstellen. Diese Lücke kann in Zukunft zunehmend durch flexible KWK-Anlagen geschlossen werden, wozu auch Biogas-Blockheizkraftwerke gehören.


Solare Wärmenetze

Große Solarthermische Anlagen können vollkommen emissionsfrei und kostengünstig Wärme für die Verteilung über ein Wärmenetz bereitstellen.

Werden die Kollektorfelder mit einigen Tausend Quadratmetern und mehr im Freiland montiert, sind die Investitions- und damit die Wärmekosten besonders günstig. Dafür werden jedoch geeignete Flächen in der Umgebung der versorgten Siedlungsgebiete benötigt. Der Flächenbedarf ist allerdings erheblich geringer als bei Biomasse, da pro Hektar Landfläche eine um den Faktor 50 höhere Energiemenge geerntet werden kann. Da keine Brennstoffkosten und nur sehr geringe Betriebskosten anfallen, sind die Wärmekosten der Solarthermie über den gesamten Betriebszeitraum von zumindest 25 Jahren konstant und berechenbar. Dies gilt für keinen anderen Energieträger.

Kopplung von Solaren Wärmenetzen
Mit solarthermischen Anlagen ist keine Vollversorgung möglich. Deshalb werden sie immer mit anderen Wärmeerzeugungstechniken kombiniert. Gut eignet sich die Kopplung mit einem Biomasseheizwerk, wobei auch eine bestehende Anlage mit einem Kollektorfeld nachgerüstet werden kann. Werden Erdgas-Blockheizkraftwerke, die in Wärmenetze einspeisen, flexibel und strompreisorientiert, statt wie heute noch üblich, wärmegeführt betrieben, besteht ebenfalls die Möglichkeit, sie mit solarthermischen Großanlagen zu koppeln.

Erfolgt die Auslegung des Solarfeldes gemäß der Nachfrage im Sommer, beträgt der solare Anteil am jährlichen Gesamtwärmebedarf rund 15 %. Der Solarspeicher muss in diesem Fall einige Tage überbrücken können. In Kombination mit großen, saisonalen Speichern, die das hohe Strahlungsangebot während des Sommers in den Winter verschieben, kann die Solarthermie jedoch noch deutlich mehr. Auf diese Weise sind solare Deckungsgrade von 50 % der Jahresbedarfs erreichbar.

Vorbild Dänemark
Dänemark ist derzeit Vorreiter bei dieser Technologie und verfolgt ein ehrgeiziges Ausbauprogramm, nachdem über einen Zeitraum von 20 Jahren Erfahrungen gesammelt wurden. Die derzeit größte in Betrieb befindliche Anlage hat eine Kollektorfläche von 70.000 m2. Das Volumen des saisonalen Wasserspeichers beträgt 200.000 m3. Damit deckt die Sonne rund 50 % des jährlichen Wärmebedarfs der dänischen Kleinstadt Vojens.

Die von insgesamt fünf Instituten durchgeführte und 2015 fertiggestellte Studie „Solare Wärmenetze Baden-Württemberg – Grundlagen, Potenziale, Strategien“, hat aufgezeigt, auf welchen Grundlagen wir aufbauen können und wie auch in Baden-Württemberg diese Technik vorangebracht und der Markt bereitet werden kann.


Abwärmenutzung

Ob Abwärme aus Industrie- und Gewerbebetrieben oder die Nutzung von Abwasserwärme, das Potenzial ist enorm und wartet darauf gehoben zu werden.

Die Nutzung von Abwärme gerät vor dem Hintergrund der notwendigen Wärmewende zunehmend in den Fokus. Trotz der erheblichen Potenziale, die in verschiedenen Studien für Deutschland ermittelt wurden, blieb die Realisierung konkreter Projekte bisher weit hinter den Möglichkeiten zurück. Der weitaus größte Teil der theoretisch verfügbaren Potenziale industrieller Abwärme konzentriert sich auf wenige Branchen, wobei die Metallerzeugung und –bearbeitung sowie die Herstellung von chemischen Erzeugnissen ganz vorne stehen. Große Wärmemengen bieten aber auch Papierfabriken sowie Nahrungs- und Futtermittelbetriebe. Zu berücksichtigen ist dabei, dass die Potenziale aus gewerblichen Prozessen (z. B. Bäckereien, Rechenzentren, Druckereien, Kühlhäuser) in den bisher erstellten Studien noch gar nicht systematisch erfasst wurden.

Da sinnvoll nutzbare Abwärmepotentiale oft sehr groß sind, ist eine sinnvolle Nutzung praktisch immer an den Neubau eines Wärmenetzes oder an die Einspeisung in ein vorhandenes Wärmenetz gekoppelt.

Ein aktuelles Vorzeigeprojekt im Land ist die Auskopplung großer Abwärmemengen aus der Mineralölraffinerie Oberrhein (MiRO) in Karlsruhe, die in das Fernwärmenetz der Stadtwerke Karlsruhe eingespeist werden. Aber auch Projekte in kleinerem Maßstab, wie in Bonndorf im Schwarzwald, zeigen, was möglich ist (siehe „Gute Beispiele“ im Wissensportal).

Abwärme aus Abwasser
Neben der gewerblichen und industriellen Abwärme hat auch die Abwasserwärme Potential zur Wärmeversorgung. Wärmequellen sind große Abwasserkanäle sowie Kläranlagen. Da das Temperaturniveau keine direkte Nutzung erlaubt, sind hier immer Wärmepumpen und Flächenheizsysteme erforderlich. Das Nahwärmeprojekt der Gemeinde Ilsfeld im Landkreis Heilbronn und die geplante Wärmeversorgung für das Neubaugebiet Neckarpark in Stuttgart zeigen, dass auch Abwasser eine interessante Wärmequelle ist.

Ein nicht zu vernachlässigender Aspekt bei der Nutzung industrieller Abwärme ist, dass Industriebetriebe unter Umständen schnell nicht mehr als Abwärmelieferant zur Verfügung stehen können. Deshalb ist es bei solchen Projekten erforderlich, von Anfang an Alternativen zur Abwärmenutzung mit zu bedenken.


Kommunale Wärmeplattform

Mit dem Begriff kommunale Wärmeplattform werden komplexere Nah- und Fernwärmeprojekte bezeichnet

die sich durch folgende Merkmale auszeichnen:

  • Multivalente Erzeugung und Einspeisung von Wärme aus mehreren Wärmequellen durch gleichzeitige Nutzung verschiedener Techniken

  • Intelligentes Konzept zur Wärmespeicherung, bestehend aus Kurzzeitspeicher (Kapazität für Stunden oder wenige Tage) und saisonalem Wärmespeicher

  • Kopplung der Sektoren Wärme- und Stromversorgung in beide Richtungen: Bereitstellung von flexiblen Stromerzeugungskapazitäten über Blockheizkraftwerke in der Heizzentrale von Wärmenetzen sowie Nutzung von überschüssigem, erneuerbarem Strom in der Wärmeversorgung über effiziente Wärmepumpen und Elektroboiler (Power to heat) für kurze Zeiten sehr niedriger Börsenstrompreise.

Die zentrale Komponente einer kommunalen Wärmeplattform ist das Wärmenetz. Es ermöglicht, im Gegensatz zum Gasnetz, die Nutzung vielfältiger  Wärmequellen und sorgt in Verbindung mit den Wärmespeichern für Flexibilität in verschiedene Richtungen. Ist das Blockheizkraftwerk in Betrieb, weil das Wind- und Solarstromangebot gering und die Strompreise hoch sind, geht die gleichzeitig erzeugte Wärme nicht verloren, weil sie auch zu Zeiten niedrigen Wärmebedarfs zwischengespeichert werden kann. Gibt es dagegen aufgrund eines hohen Wind- und Solarstrahlungsangebots zu viel Strom im Stromnetz, kann überschüssige Elektrizität über Wärmepumpen und bei kurzzeitigen hohen Spitzen über Elektroboiler in Wärme umgewandelt werden. Auch diese Wärme geht aufgrund der großen Speicherkapazität nicht verloren, unabhängig zu welchem Zeitpunkt sie anfällt.

Mehrfachnutzung saisonaler Speicher
Die saisonalen Wärmespeicher können so in mehrfacher Weise genutzt werden. Zum einen für die saisonale Speicherung der solaren Wärmeüberschüsse im Sommer. Zum anderen zur tageweisen Zwischenspeicherung von Wärme aus regenerativem Strom oder von BHKW-Wärme. Auf diese Weise werden die Speicher, bezogen auf deren Kapazität, mit zwei oder mehr Speicherzyklen pro Jahr betrieben. Das hat niedrigere relative Speicherverluste und eine bessere Wirtschaftlichkeit zur Folge.

Kommunale Wärmeplattformen können zukünftig Schritt für Schritt aus einfacheren Nah- und Fernwärmesystemen entwickelt und aufgebaut werden. Sie werden damit zu einem wichtigen Bestandteil der Strom- und Wärmewende, die auf erneuerbaren Energien und Energieeffizienz basiert.


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    Kompetenzzentrum Wärmenetze
    Kaiserstraße 94a
    76133 Karlsruhe
    0721/ 98471-940

    Ihr Ansprechpartner

    Helmut Böhnisch

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