Wärmenetze: Dezentrale Insel-Lösungen besser

Foto: Willi Heidelbach
Foto: Willi Heidelbach

EnWiPo führte mit Gunnar Eikenloff, der am Wolfenbütteler EOS – Institut für ener­gie­opti­mierte Systeme forscht, ein Interview zu den Vor- und Nachteilen sowie der Zukunftsfähigkeit von Wärmenetzen.
Welche grund­sätz­li­chen Vor- und Nachteile sehen Sie in Nah- und Fernwärmenetzen?

Gunnar Eikenloff.
Gunnar Eikenloff.

Durch die Nutzung von Fern- oder Nahwärmenetzen ist man gene­rell in der Art der Wärmeversorgung tech­no­lo­gie­offen, d.h. die Art der Wärmeerzeugung kann zen­tral erstellt und im Falle neuer effi­zi­en­terer Technologie leichter aus­ge­tauscht werden als bei dezen­tralen Lösungen. Des Weiteren kann bzw. muss zur Wärmeversorgung mit­tels Fern-/Nahwärme Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zum Einsatz kommen, um neben der erfor­der­li­chen Wärme Strom zu pro­du­zieren. Aufgrund der hierbei grö­ßeren Wärmeverbünde ist oft­mals ein sinn­voller Einsatz von KWK erst durch eine hohe Grundwärmeabnahme mög­lich gegen­über zum Beispiel des Grundlastanteils ein­zelner Wohngebäude mit dezen­traler Versorgung.

Dennoch ist grund­sätz­lich darauf zu achten, dass jede zusätz­liche Fernwärmetrasse zusätz­liche Wärmeverluste bedeutet, die unge­nutzt an das Erdreich über­tragen werden. Aus diesem Grund ist es zwin­gend erfor­der­lich, dass diese Verteilverluste auf ein Minimum redu­ziert werden und in einem ver­tret­baren Verhältnis zum eigent­li­chen Nutzen – der Wärmeabnahme – stehen. Daher sind solche Systeme ledig­lich bei einer aus­rei­chenden Netzdichte und ent­spre­chend hoher Wärmeabnahme sinn­voll ein­setzbar.

Neben der rein ener­ge­ti­schen Betrachtung ist auch die wirt­schaft­liche Sichtweise nicht zu ver­nach­läs­sigen. Viele Wärmenetze, die auf­grund even­tu­eller Anreizprogramme geför­dert werden, sind ggf. nur durch diese Fördersummen wirt­schaft­lich – nach Auslaufen der Förderzeiträume bleiben jedoch Wartungs- und Instandhaltungskosten bestehen und bewirken nicht selten einen Preisanstieg für die Wärmekunden, um die fort­wäh­renden Kosten tragen zu können. Verstärkt wird dieser Effekt durch die eben­falls gefor­derten und geför­derten ener­ge­ti­schen Sanierungsmaßnahmen an den Gebäuden, die lang­fristig die Wärmeabnahme redu­zieren und die spe­zi­fi­schen Kosten (€/kWh), auf­grund sin­kender Wärmeabnahme und kon­stanter Fixkosten, steigen lassen.

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Wo sehen Sie den zukünf­tigen Platz von Wärmenetzen bei immer effi­zi­en­teren Gebäuden?

Um künftig einen sinn­vollen Einsatz von Wärmenetzen zu recht­fer­tigen, ist grund­sätz­lich auf eine dichte Besiedelung mit aus­rei­chend Wärmeabnahme zu achten. Hierbei sollte heute schon der in Zukunft stark redu­zierte Wärmeverbrauch der Gebäude berück­sich­tigt werden. Wenn man bedenkt, dass heute bereits auch klei­nere Insellösungen mit Kleinst-BHKW’s rea­li­sierbar sind, sollten in Anbetracht der nicht ver­meid­baren Verteilverluste sol­cher großen Netze eher solche dezen­tralen Szenarien zum Einsatz kommen.

Welche grund­sätz­li­chen Entscheidungskriterien legen Sie zugrunde, um die Wirtschaftlichkeit eines Wärmenetzes für ein Neubaugebiet ein­zu­schätzen?

Für die Neuerstellung von Wärmenetzen bzw. den Ausbau bestehender Netze sollte immer ein KWK-Anteil von min­des­tens 25 % – besser 50 % – vor­ge­sehen werden. Der Verteilnutzungsgrad des Netzes darf wär­me­seitig nicht geringer als 90 % sein (auch lang­fristig bei redu­zierter Wärmeabnahme durch ener­ge­ti­sche Modernisierung der Gebäude). In Zahlen betragen die zu for­dernden Kennwerte der Verteilverluste weniger als 10 bis 15 kWh je m²Wohn­fläche und Jahr bzw. 150 bis 250 kWh je Trassenmeter und Jahr.

Welche davon abwei­chenden Überlegungen gelten für Bestandsgebiete?

Bei bestehenden Netzen gelten auch die Forderungen an einen Mindest-Netznutzungsgrad sowie den KWK-Anteil. Auch hier sollte der Verteilnutzungsgrad über 90 % liegen – mit einem Anteil an Kraft-Wärme-Kopplung von mehr als 50 %. Das bedeutet etwa Netzverluste von weniger als 25 bis 30 kWh je m²Wohn­fläche und Jahr bzw. 500 kWh je Trassenmeter und Jahr. Sollten diese Forderungen mittel- bis lang­fristig nicht rea­li­sierbar sein, sollte ein Komplett- oder Teilrückbau der Gebiete mit geringer Abnahmedichte in Erwägung gezogen werden.

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Welche wohn­flä­chen­be­zo­genen Verteilnetzverluste (in kWh/m² jähr­lich) dürfen Ihrer Meinung nach maximal auf­treten, damit sich ein Anschluss für ein Neubaugebiet rechnen kann?

Weniger als 10 bis 15 kWh je m²Wohn­fläche und Jahr

Gelten für den Bestand hier andere Werte?

Ja. Weniger als 25 bis 30 kWh je m²Wohn­fläche und Jahr

Wie (Material, Bauart) lassen sich Netzverluste mini­mieren (etwa im Vergleich in Bezug auf kWh/a je Meter Trassenlänge)?

Im Grunde lassen sich Wärmeverluste durch drei Parameter redu­zieren:

  1. Temperatur – je geringer die Systemtemperaturen, desto geringer die Verluste
  2. Wärmedurchgang (Dämmung) – je dicker bzw. qua­li­tativ hoch­wer­tiger die Dämmung, desto geringer die Verluste
  3. Fläche – je kleiner der Rohrquerschnitt und je kürzer die Leitung, desto geringer die Verluste

Welche Art der Energieerzeugung ist Ihrer Meinung nach ideal, um ein Wärmenetz zu bedienen?

In erster Linie sollte die CO2-Reduktion im Vordergrund stehen. Unter der Annahme, dass eben­falls immer KWK zum Einsatz kommen sollte, ist darauf zu achten, dass Strom und Wärme stets gleich­zeitig und gleich­wertig betrachtet werden. Eine Kompensation zu Gunsten der Wärme mit geringem CO2- bzw. Primärenergie-Faktor durch geeig­nete Allokationsverfahren darf auf keinen Fall zur Anwendung kommen. Hierbei wird ein Großteil der ein­ge­setzten Primärenergie bzw. des aus­ge­sto­ßenen CO2 dem Strom ange­rechnet, der in einer Wärmebilanz nicht Gegenstand der Betrachtung ist. Sollte Wärme aus bei­spiels­weise indus­tri­ellen Prozessen aus­ge­kop­pelt werden, ist zunächst zu prüfen, inwie­weit diese Prozesse selbst ener­ge­tisch opti­miert werden können und inwie­weit diese mittel- bis lang­fristig bestand­haben. In einigen Fällen kann es dazu kommen, dass solche Prozesse abge­stellt werden oder nicht mehr die Wärme lie­fern, die gegen­wärtig ein­ge­speist werden würde – Wärme darf auf keinen Fall als „Abfall“ betrachtet werden.