Klimaneutrale Wärmeversorgung

Wärmenetze - Nah und Fern

Wärmenetze können bei der klimaneutralen Wärmeversorgung eine große Rolle spielen. Bislang ist die Verbreitung in Niedersachsen eher gering: Knapp 5 Prozent der Wohngebäude werden über Fernwärme versorgt, knapp 10 Prozent der Wohnungen in Mehrfamilienhäusern. Mit dem Bundesgesetz zur Wärmeplanung (WPG), der Verpflichtung zur Kommunalen Wärmeplanung im Rahmen des NKlimaG und dem neuen Gebäudeenergiegesetz (GEG) bekommt der Ausbau der Wärmenetze nun nochmals eine stärkere Bedeutung. Doch was können die Wärmenetze leisten? Wer kann angeschlossen werden und was kosten sie?

Wenn eine Vielzahl von Gebäuden in einem Quartier oder in einer Siedlung mit regenerativer Wärme versorgt werden sollen, geschieht dies am besten über ein Wärmenetz - also über „leitungsgebundene Konzepte zur Wärmeversorgung". Die nötige Wärme wird dabei aus einer oder mehreren Wärmequellen gewonnen, in Fern- oder Nahwärmenetzen gebündelt und von dort an die Abnehmer verteilt. 

Ein Wärmenetz ist somit also keine Wärmequelle, sondern ein Werkzeug zur Verteilung von Wärme! Es ist schlichtweg ein Netz aus Leitungen, das Wasser oder heißen Dampf von einer Wärmequelle zu den Abnehmern bringt.

Grundsätzlich kommen unterschiedliche nachhaltige Wärmequellen zur Wärmeversorgung in Frage. Bislang war dies oftmals Abwärme aus der Stromerzeugung, der Verbrennung von Müll und Klärschlämmen sowie der Nutzung von Biomasse. Zukünftig wird hier aber auch verstärkt niedertemperierte Wärme (z. B. Umweltwärme aus der Luft, dem Erdreich oder Gewässern) zum Einsatz kommen. Die Wahl der Wärmequelle ist auch abhängig davon, bei welcher Temperatur die Wärmenetze betrieben werden müssen. Aber: Je geringer die Temperatur im Wärmenetz, desto breiter die Palette effizient einsetzbarer nachhaltiger Wärmequellen! Netztemperaturen unter 60°C (kalte Wärmenetze und Niedertemperaturnetze) sind daher aus Sicht der Wärmewende optimal, um hier maximal flexibel zu bleiben.

Zwischenfazit: Damit in Wärmenetzen eine möglichst breite Palette nachhaltiger Wärmequellen eingesetzt werden kann, müssen abnehmerseitig die Wärmebedarfe abgesenkt werden (über Dämmung etc.). Andererseits helfen auch viele nicht- und geringinvestive Maßnahmen bei den Abnehmern, um die Wärmenetztemperatur abzusenken. An beiden Fronten kann die Kommunale Wärmeplanung einen wertvollen Beitrag leisten.

Kalte Nahwärme

Bei der kalten Nahwärme wird die Nutzwärme dezentral mit Wärmepumpen in jedem Gebäude bereitgestellt. Der Energietransport in das Gebäude erfolgt auf einem tiefen Temperaturniveau von 5 - 20° C über das gemeinsame Leitungsnetz. Der Wärmeträger im Leitungsnetz muss daher frostsicher sein. Bislang werden solche Konzepte in erster Linie im Neubau umgesetzt, sind aber auch auf Bestandsgebiete übertragbar.

Umweltfreundliche Wärmequelle
Ausgangspunkt eines kalten Nahwärmenetzes bildet die Wärmequelle. Dabei können je nach Projektvorhaben verschiedene Wärmequellen erschlossen werden. Üblich ist bislang vor allem die Nutzung von Umweltwärme aus dem Erdreich, seltener aus der Luft oder anderen Wärmequellen wie Abwasser, Prozesswärme oder Solarthermie. Das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) bietet im Bereich der Erdwärmenutzung umfassende Dienstleistungen für Kommunen und Privatpersonen an. 

© Grafik: Bundesverband Wärmepumpe

Ein gemeinsames Leitungsnetz
Die Energie aus der Wärmequelle wird in das Nahwärmenetz eingespeist. An diesem ist jedes Gebäude bzw. jede dezentrale Wärmepumpe angeschlossen. Für die Bauherren entfällt die individuelle Quellenerschließung. Aufgrund der niedrigen Temperatur im Leitungsnetz sind die Wärmeverluste sehr gering, so dass eine Dämmung der Rohre überflüssig wird.

Dezentrale Wärmeerzeugung
Den dezentralen Wärmepumpen wird die Quellwärme mit geringem Temperaturniveau bereitgestellt, so dass diese das niedrige Temperaturniveau auf ein höheres, zur Gebäudebeheizung bedarfsgerechtes Niveau für die Gebäudewärmeversorgung anheben müssen. Anschließend wird der von der Wärmepumpe abgekühlte Wärmeträger über den Rücklauf des Leitungsnetzes zur Wärmequelle zurückgeführt.

 

Klassische Nahwärme

Bei der klassischen Nahwärme wird die Nutzwärme zentral auf einem Temperaturniveau, das direkt für Raumheizung oder andere Zwecke genutzt werden kann bereitgestellt. Der Energietransport in die Gebäude erfolgt somit auf einem Temperaturniveau oberhalb von 85°C.

Die hohe Temperatur beschränkt die Palette für den effizienten Einsatz nachhaltiger Wärmequellen, so dass hier zumeist verbrennungstechnische Lösungen sowie hochtemperierte industrielle Abwärme zum Einsatz kommen. Dennoch: Perspektivisch sollen auch hier eine oder mehrere zentrale Großwärmepumpen als Wärmequelle genutzt werden.

© Grafik: Bundesverband Wärmepumpe

Über diese Großwärmepumpen wird die Quellenwärme auf das benötigte Temperaturniveau „gehoben“. Gedämmte Erdleitungen transportieren die so zentral bereitgestellte Wärme zu den angebundenen Gebäuden. Um Verluste zu minimieren, sollte die Betriebstemperatur möglichst weit abgesenkt werden. Andererseits ist aber gerade die gewissenhafte Ausführung der Rohrleitungen entscheidend für Wärmeverluste und Lebensdauer des Netzes. Die Wärme wird dann in den Gebäuden über einen Wärmetauscher in der Hausanschlussstation den Heizsystemen der Häuser übergeben. 

 

Fernwärme

Im Vergleich zu Nahwärmenetzen muss die Wärmeenergie bei der Fernwärme - wie der Name suggeriert - einen längeren Weg zurücklegen. Die Wärme stammt meist aus größeren Heizwerken und Heizkraftwerken, die mehrere Megawatt Leistung einspeisen. Die Heizkraftwerke gewinnen durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) gleichzeitig Strom und nutzbare Abwärme. Betrieben werden sie oftmals noch mit Kohle oder Erdgas und sind somit nicht nachhaltig. Andererseits gibt es aber auch Anlagen, die Biomasse, Erdwärme oder andere Wärmequellen nutzen.

Bei der Fernwärme ist es ähnlich wie bei der "klassischen Nahwärme": Die Wärme wird über gedämmte Erdleitungen in den angeschlossenen Wohnhäusern via Wärmetauscher und Hausübergabestation an das Heizsystem übergeben. Zudem gilt auch hier: Je geringer die notwendigen Betriebstemperaturen im Netz, desto größer ist die zur Verfügung stehende Palette effizient nutzbarer nachhaltiger Wärmepotenziale.

Fernwärme hatte bisher einen Kosten-Nachteil: Sie war im Vergleich zu Öl- und Gasheizungen teuer. Dem Heizspiegel zufolge zahlten Mieter in einer 70-Quadratmeter-Wohnung im Jahr 2020 im Schnitt 870 Euro für ihre Fernwärmeheizung – das waren rund 40 Prozent mehr als Mieter mit zentraler Ölheizung, rund 27 Prozent mehr als Mieter mit zentraler Gasheizung.

2022 hat sich der Spieß aber umgedreht: Die Preise für Gas und Öl sind, in erster Linie ausgelöst durch Russlands Angriffskrieg gegen die Ukraine, stark gestiegen. Dagegen hielten sich die Kosten für Fernwärme relativ stabil. Zu dieser Auswertung kommt das gemeinnützige Verbraucherportal CO2-Online im aktuellen Heizspiegel

Kontakt

Dr. Georg K. Schuchardt

0511 89 70 39-26
georgkonrad.schuchardt [at] klimaschutz-niedersachsen.de

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