Wärmenetze, Topveranstaltung, Kommunaler Klimaschutz

Tagung: Nahwärme kompakt - Wärmenetze der 4. Generation

28.09.2017 | Karlsruhe


Bild: KEA / AMX Studio

 

Das Kompetenzzentrum Wärmenetze der KEA lud dazu ein, sich über neue nationale und internationale Entwicklungen bei Wärmenetzen zu informieren und Erfahrungen mit Fachkollegen auszutauschen. Die jährliche Tagung Nahwärme kompakt bot hochkarätige Keynotes und praxisnahe Fachvorträge. Ein Gemeinschaftsstand des Kompetenzzentrums Wärmenetze zusammen mit den regionalen Beratungsinitiativen bot ausreichend Gelegenheit zu Gesprächen und kurzen Beratungen.

Einen ausführlichen Rückblick zur Tagung sowie alle Vorträge und Impressionen finden Sie auf dieser Seite:

Programm als PDF-Download

Vorträge

Nachfolgend finden Sie zum freien Download sämtliche Vorträge der Veranstaltung. Bitte beachten Sie die Urheberrechte der jeweiligen Autoren. Den Feedbackbogen können Sie hier herunterladen und ausgefüllt senden an ursula.rubenbauer(at)kea-bw.de 

Einleitung und Grundlagen

Sketchnote: Begrüßung durch Dr. Volker Kienzlen, KEA:

Rahmenbedingungen für Wärmenetzsysteme der vierten Generation
Dr. Martin Pehnt, ifeu ­ Institut für Energie­ und Umweltforschung Heidelberg GmbH

Erfahrungen aus einem SDH-Projekt in Dänemark – Verlagerung der Produktion von fossilen zu erneuerbaren Energien (Englisch)
Johan Frey, Dronninglund Fjernvarme A.m.b.A.

Aktivitäten des Netzwerks der regionalen Beratungsinitiativen und des Kompetenzzentrums Wärmenetze
Helmut Böhnisch, KEA

Podiumsrunde

Wärmeversorgung 2020 – notwendige Entwicklungsschritte zur Wärmewende

Solarthermie, Biogas

Instrumente einer vorsorgenden Flächenpolitik für solare Fernwärme
Christian Maaß, Hamburg Institut

Sektorkopplung ganz praktisch – hoch flexible Biogasanlagen: Versorgungssicherheit für das Stromnetz und mehr Wärme für das Wärmenetz
Uwe Welteke-Fabricius, FL(EX)PERTEN­Netzwerk

100 % erneuerbare Wärme mit Solarthermie und Biomasse – Motivation, Auslegungsaspekte und Realisierung des Nahwärmeprojekts Hallerndorf
Olaf Kruse, REHAU AG + Co

Wärmepumpen, Geothermie, Speicher

Potenziale von Großwärmepumpen mit dem natürlichen Kältemittel Kohlendioxid
Fritz Nüssle, Hafner-Muschler Kälte- und Klimatechnik GmbH & Co. KG

Der eigene Golfstrom – Wärme speichern für später
Marco Eckardt, Cupasol GmbH

Wärmebereitstellung aus tiefer Geothermie – ein Ansatzpunkt für kommunalen Klimaschutz
Geraldine Löschan, GeoThermal Engineering GmbH

Zusammenfassung der Tagungsinhalte

Werden in den verbleibenden 33 Jahren bis 2050 pro Jahr 63 ausgedehnte Wärmenetze in Betrieb genommen, können bis zur Mitte des Jahrhunderts zusätzlich 2.100 Dörfer und Städte unterschiedlicher Größe einen Beitrag zur Wärmewende leisten. Voraussetzung dafür ist, dass die Netze weitgehend das gesamte Siedlungsgebiet erschließen, erneuerbare Energien sowie Abwärme zum Einsatz kommen und die Häuser sukzessive gedämmt werden. Da die rund 1.100 Kommunen des Landes im Durchschnitt viereinhalb Teilorte aufweisen, entspricht das allerdings nur 42 Prozent der Ortschaften in Baden-Württemberg. Dieses auf einfachen Überlegungen basierende Szenario zeigt, was für eine gewaltige Aufgabe die Wärmewende darstellt.

Staatssekretär Dr. Andre Baumann vom Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft nahm auch im Jahr 2017 als Vertreter der Landesregierung an der Fachtagung „Nahwärme kompakt“ in Karlsruhe teil. In seinem Vortrag betonte er, dass die Energiewende auch aus ökonomischen Gründen notwendig ist. Erst 16 Prozent des Wärmebedarfs werden in Baden-Württemberg aus erneuerbaren Energien gedeckt. Zu großen Teilen versteckt sich dahinter immer noch die traditionelle Nutzung von Brennholz in Einzelöfen. Begrenzte Biomassepotenziale erfordern jedoch in erheblichem Umfang die Nutzung anderer erneuerbarer Energien. In diesem Zusammenhang setzte sich Dr. Baumann kritisch mit der von Agora Energiewende beauftragten Studie „Wärmewende 2030“ auseinander, die zu großen Teilen auf elektrische Wärmepumpen in Einzelgebäuden setzt. Das Umweltministerium fordert im Gegensatz dazu eine stärkere Gewichtung von Wärmenetzen.

Johan Frey der Manager der Genossenschaft Droninglund Fjernvarme (Nordjütland, Dänemark) zeigte die Entwicklung der bereits 1959 gegründeten Fernwärme auf, an die heute 1.350 Gebäude angeschlossen sind. Vor rund zehn Jahren beschlossen die Genossenschaftsmitglieder, in mehreren Schritten auf erneuerbare Energien umzusteigen. Durch die Inbetriebnahme der Solarthermieanlage mit fast 38.000 Quadratmetern Kollektorfläche und des saisonalen Wärmespeichers mit 62.000 Kubikmetern Volumen im Mai 2014 konnten 45 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs mit Sonnenenergie gedeckt werden. 2017 wird eine große elektrische Wärmepumpe installiert, die Grundwasser als primäre Wärmequelle nutzt. Durch den Einsatz von Windstrom für den Antrieb der Wärmepumpe steigt der Anteil der neu installierten erneuerbaren Energien auf nahezu 90 Prozent. Da darüber hinaus ein Bioölkessel in Betrieb ist, liefert der fossile Gaskessel dann nur noch fünf Prozent des Jahreswärmebedarfs. Die Wärmepreise sind durch diesen Umbau im Vergleich zur Zeit vor 2006 gesunken. Der nahezu komplette Umstieg auf erneuerbare Energien dauerte mit Vorbereitung und Planung nur rund zehn Jahre. Ohne Fernwärmenetz müssten 1.350 Gebäudeeigentümer getrennt entscheiden, ihre Häuser einschließlich der Heizungsanlage zu sanieren und jeweils komplett auf erneuerbare Energien umsteigen. Es ist fraglich, ob dies innerhalb von zehn Jahren möglich wäre.

Die Realisierung von Wärmenetzen der 4. Generation bedeutet zum einen die konsequente Optimierung der Abnehmerseite, die über die Durchführung eines hydraulischen Abgleichs hinausreicht. Gleichzeitig werden Wärmeerzeugung, Wärmeverteilung und die Abnehmer stärker miteinander verknüpft. Höhere Erträge, geringere Netz- und Speicherverluste und eine höhere Effizienz sind die Folge. Alle Faktoren gemeinsam helfen die Kosten von Wärmenetzen entscheidend zu senken. Die breiteren Anwendungsmöglichkeiten von erneuerbaren Energien und Effizienztechnologien beim Einsatz von Wärmenetzen sowie der Gewinn an Flexibilität durch die Einbindung kostengünstiger thermischer Speicher unterschiedlicher Größe bieten im Vergleich zur Fixierung auf Einzelheizungen bessere Voraussetzungen, das gesamte Energiesystem zu optimieren.

Das von der Bundesregierung kurz vor der parlamentarischen Sommerpause beschlossene Förder-programm Wärmenetzsysteme 4.0 unterstützt Modellvorhaben, die dem Anspruch und den Kriterien von Wärmenetzen der 4. Generation genügen. Dr. Martin Pehnt vom ifeu erläuterte ausführlich die Rahmenbedingungen und die wichtigsten Inhalte des Programms. Das Ziel besteht darin, in Deutschland erste eigene Erfahrungen mit fortschrittlichen Wärmenetzsystemen zu sammeln.

Die Fachvorträge am Nachmittag boten einen Überblick über den Stand der Entwicklung zu den Themen Solarthermie, Biogas, Großwärmepumpen, Wärmespeicher und tiefer Geothermie.

Biogasanlagen haben sich, seitdem das EEG im Jahr 2000 zum ersten Mal in Kraft trat, zu Grundlast-stromerzeugern entwickelt. Sie laufen im Dauerbetrieb und erreichen 7.000 oder sogar 8.000 Voll-laststunden im Jahr. In vielen Fällen gibt es immer noch keine umfassenden Konzepte zur Wärmenutzung. Biogasanlagen als Dauereinspeiser sind jedoch vor dem Hintergrund der zukünftigen energiewirtschaftlichen Anforderungen als Systemfehler zu betrachten, so Uwe Welteke-Fabricius von den Fle(x)perten. Um Residuallast erzeugen zu können, ist stattdessen ein täglich angepasster flexibler Fahrplanbetrieb erforderlich, der sich an den Strompreisen am EPEX-Spotmarkt orientiert. Die Leistung des Blockheizkraftwerks muss dafür um den Faktor vier bis fünf überbaut werden. Außerdem sind große Gasspeicher und für die unabdingbare Wärmenutzung ausreichend dimensionierte thermische Speicher erforderlich. Die Leistungsfähigkeit von Biogasanlagen kann in Zukunft durch saisonale Fütterung der Fermenter zusätzlich verbessert werden.

Das Bioenergiedorf im fränkischen Hallerndorf (nördlich von Nürnberg) ist ein weiteres Beispiel für die erfolgreiche Integration großer solarthermischer Anlagen in ein Wärmenetz. Durch den Einsatz von fester Biomasse (Pellets) und von Solarthermie, kann die Wärme nun zu 100 Prozent regenerativ erzeugt werden. Solche Projekte funktionieren jedoch nur dann, wenn beim Wärmenetz und bei der Anlagentechnik alle Stellschrauben zur Optimierung ausgenutzt werden. Dazu gehören die Absenkung der Rücklauftemperaturen und die Erhöhung der Temperaturspreizung, die Ausnutzung des Gleichzeitigkeitsfaktors bei der Rohrdimensionierung und die Optimierung von Nebensträngen. Der konsequente Einsatz von Duo-Rohren und die Nutzung verstärkter Dämmung der Rohre runden das Maßnahmenpaket ab.

Erst die Freiflächen machen die Solarthermie konkurrenzfähig gegenüber Öl und Gas. Große solar-thermische Anlagen im Freiland können jedoch nur dann in großem Umfang zur Wärmeversorgung über Wärmenetze beitragen, wenn die dafür notwendigen Flächen zur Verfügung stehen. Voraussetzung für die Ausweisung von Flächen in ausreichendem Umfang ist, dass die Solarthermie in das Raumordnungsrecht integriert wird. Die in dieser Hinsicht zu beobachtenden Mängel des bestehenden Planungsrechts müssen behoben werden.

Die Potenziale der tiefen Geothermie durch Nutzung hydrothermaler Schichten konzentrieren sich in Baden-Württemberg auf den Oberrheingraben und das Gebiet nördlich des Bodensees. Das errechnete Bereitstellungspotenzial reicht aus, um in diesen Gebieten einen erheblichen Teil des Wärmebedarfs in Städten und Gemeinden bereitzustellen. Ein bis Mitte 2018 laufendes Forschungsprojekt des Umweltbundesamtes befasst sich mit verschiedenen Aspekten der Einspeisung von Wärme aus tiefer Geothermie in Fernwärmenetze. Eine Reihe erfolgreicher Beispielprojekte dieser Art gibt es bereits im Großraum München.

Die in Deutschland angebotenen Wärmespeicher erreichen zwar noch längst nicht die Größe der in Dänemark realisierten saisonalen Speicher, doch auch hierzulande tut sich in dieser Richtung einiges. So wurden bereits einzelne Biogas- und Holzvergasungsanlagen, die in ein Wärmenetz speisen, mit Speichern von einigen Tausend Kubikmetern Volumen ausgestattet. Eine interessante Option stellt deren Einsatz bei der Wärmeversorgung von Neubaugebieten mit 100 Prozent solarer Deckung dar. Erfolgt die Wirtschaftlichkeitsrechnung über einen Zeitraum von mehr als 20 Jahren, können bereits unter heutigen Randbedingungen Kostenvorteile gegenüber anderen Versorgungsvarianten erzielt werden. Ebenso ist auf dem Gebiet der großen Wärmepumpen für den Einsatz in Wärmenetzen zu beobachten, dass einzelne Hersteller auf dieses Anwendungsfeld aufmerksam werden.

Die Podiumsrunde der Tagung 2017 zeigte auf, dass die Wärmewende mittlerweile im Bund ange-kommen ist. Das neu verabschiedete Förderprogramm Wärmenetzsysteme 4.0 ist auf jeden Fall ein Instrument, eine neue Generation von Wärmenetzen zu entwickeln und den Bau dieser Anlagen anzustoßen. Doch die sehr vielfältig gegliederte Förderlandschaft in Deutschland wird alleine nicht ausreichen, die notwendige Dynamik zu entfachen. Bei der Umstellung großer Fernwärmesysteme in den Städten beispielsweise greifen die bestehenden Programme nicht. Eine hohe Ausbaurate wird nur zu erreichen sein, wenn Wärmenetze durch Einführung einer CO2-Steuer wirtschaftlicher werden und kommunale Wärmeplanung überall zum Standard wird. Das landesweite Beratungsnetzwerk Wärmenetze kann durch die Bildung von Keimen für Wärmenetze an verschiedenen Orten dazu beitragen.

Helmut Böhnisch, Leiter des Kompetenzzentrums Wärmenetze der KEA

Impressionen