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.