Erfahrungen mit kalter Nahwärme in der Praxis
Eine Vielzahl von kalten Nahwärmenetzen wurden bereits erfolgreich errichtet und betrieben. Hierbei wurden zahlreiche Erfahrungen gemacht, welche in Auszügen auf dieser Seite beschrieben werden, z. B. Welche Probleme und Schwierigkeiten traten bei der Umsetzung auf?
Ist kalte Nahwärme eine bewährte Technologie?
Es wird geschätzt, dass in Deutschland rund 100 kalte Nahwärmenetze im Betrieb oder in der Umsetzung sind. Auf nPro finden Sie dazu eine Liste von kalten Nahwärmenetzen in Deutschland und weltweit. Außerdem sind in der Schweiz rund 25 kalte Nahwärmenetze im Betrieb. Dies bedeutet, dass bereits Erfahrung bei der Umsetzung und für den Betrieb kalter Nahwärmenetze existiert, auch wenn diese noch nicht sehr verbreitet ist. Die Kennzahlen und Rückmeldungen aus den bereits im Betrieb befindlichen kalten Nahwärmenetzen ist zu dem überwiegend positiv. Dies gilt insbesondere für erprobte Anwendungsfälle wie kleinere bis mittelgroße Neubauquartiere. Neubauquartiere stellen mit Abstand den häufigsten Anwendungsfall dar. Große Erfahrung gibt es zudem bei der Erschließung von Erdsondenfelder als Wärmequelle für kalte Netze. Kürzlich werden auch immer mehr oberflächennahe, horizontal verlegte Geothermiekollektoren eingesetzt. Noch nicht sehr verbreitet sind kalte Nahwärmenetze für Bestandsquartiere, was sich in Zukunft vermutlich ändern wird, da Geothermie eine der wichtigsten erneuerbaren Wärmequellen darstellt. Insgesamt lässt sich kalte Nahwärme für Neubauquartiere als erprobt und bewährt bezeichnen. Gleichwohl hat längst nicht jedes Planungsbüro Erfahrung bei der Errichtung kalter Netze. Für die Konzeptionierung und Fachplanung kalter Nahwärmenetze sollten daher Planungsbüros beauftragt werden, welche mit dieser Art von Wärmenetzen Erfahrung haben.
Welche politischen Erfahrungen gibt es und wie ist die Akzeptanz?
Umfängliche Studien zur Akzeptanz von kalten Nahwärmenetzen fehlen noch, jedoch lassen sich erste Aussagen treffen: Grundsätzlich ist Bauherren (vor allem in Neubauquartieren) eine erneuerbare Wärmeversorgung wichtig. Eine Abkehr von fossilen Energieträgern wird grundsätzlich begrüßt, insbesondere, weil fossile Brennstoffe unvorhersehbaren Preisschwankungen unterliegen. Dies gilt sowohl für Erdgas, Heizöl wie auch Holzpellets oder Hackschnitzel. Mit Umweltwärme und lokalen erneuerbaren Energiequellen wird diese Abhängigkeit reduziert und häufig auf den Strompreis reduziert. Die Betriebskosten entfallen zu einem Großteil und es entstehen nur zu Beginn erhöhte Investitionen. Bei der Errichtung von kalten Nahwärmenetzen ist daher häufig die Kombination aus Geothermie und Photovoltaik-Anlagen sinnvoll und auch wirtschaftlich. Erdwärmesonden liefern zuverlässig über 25 Jahre und mehr Wärme und die dezentralen Gebäudewärmepumpen können teilweise mit günstigem Eigenstrom aus der hauseigenen PV-Anlage betrieben werden. Dies erhöht insgesamt den Autarkiegrad des einzelnen Gebäudes und des gesamten Quartiers. Skepsis unter den Gebäudebesitzern zeigt sich manchmal aufgrund der Abhängigkeit von nur einem Wärmeversorger (Wärmenetzbetreiber). Dieser hat in gewisser Weise ein Monopol auf die Wärmeversorgung im Quartier. Dieser Skepsis sollte mit transparenten und langfristigen Lieferverträgen begegnet werden: Häufig können Preisgleitklauseln die Abschätzung von zukünftigen Wärmepreisen erleichtern, z. B. wenn der Wärmepreis in Abhängigkeit des Strompreises dargestellt wird. Bei kalter Nahwärme ist der große Vorteil, dass die Anfangsinvestitionen einen großen Teil der Gesamtkosten ausmachen: Die Investitionen können meist gut abgeschätzt werden und daher können auch weitgehend stabile Wärmepreise über lange Zeithorizonte garantiert werden. Bei konventionellen Wärmenetzen mit einer zentralen Erdgasfeuerung ist dies nicht der Fall, da die Erdgaskosten einen erheblichen Anteil an den späteren Betriebskosten darstellen und der Erdgaspreis schwer vorhersehbar ist. In einigen Quartieren herrscht für die Grundstückbesitzer außerdem ein Anschlusszwang an das kalte Nahwärmenetz. Dies kann durchaus sinnvoll sein, da sich die Kosten für alle Grundstückbesitzer reduzieren, wenn alle mitmachen. Trotzdem wird ein Anschlusszwang in vielen Fällen als politisch heikel angesehen und vermieden.
Sind kalte Nahwärmenetze besser als normale Wärmenetze?
Ob ein kaltes Nahwärmenetz oder ein konventionelles (heißes) Wärmenetz besser geeignet ist, hängt ganz vom Quartier ab. In vielen Fällen gibt es keine großen Unterschiede in der Wirtschaftlichkeit, zumindest können diese nicht verallgemeinert werden. Eine wichtige Einflussgröße ist die Wärmequelle, die genutzt werden soll. Wenn keine heiße Wärmequelle in Frage kommt (Solarthermie, Abwärme aus Industrie, etc.) und auf Umweltwärme (Geothermie, Umgebungsluft) zurückgegriffen wird, sind kalte Nahwärmenetze häufig vorteilhaft. Für die Nutzung von Umweltwärme weisen kalte Nahwärmenetze gegenüber normalen Wärmenetzen einige wichtige Vorteile auf. Insbesondere in Gebieten mit geringer Wärmedichte (also wenig Wärmebedarf pro Fläche), wie beispielsweise in Baugebieten mit Einfamilienhäusern, kann daher kalte Nahwärme besonders vorteilhaft sein. In urbanen Gebieten mit hoher Wärmebedarfsdichte (Wohnblöcke älteren Baujahrs, etc.) und einer geeigneten zentralen Wärmequelle können heiße Wärmenetze besser geeignet sein. Zentraler Vorteil von kalter Nahwärme ist, dass sowohl Wärme im Winter als auch Kälte im Sommer bereitgestellt werden kann, ohne dass die zusätzliche Kälteversorgung nennenswerte Mehrkosten verursachen würde. Aus diesem Grund sind kalte Nahwärmenetze zunehmend auch für urbane Räume interessant, da hier die Hitzeperioden besonders zunehmen und noch spürbarer als im ruralen Raum sind. Zudem fehlt es für die Klimatisierung an Alternativen, sofern massenweise geräuschemittierende, dezentrale Klimageräte in Fenstern keine akzeptierte Möglichkeit darstellen. Zur Prüfung der Wirtschaftlichkeit von kalter Nahwärme oder von konventionellen Wärmenetzen werden meist Konzeptstudien bzw. Machbarkeitsstudien durchgeführt, welche auch öffentlich gefördert werden können. Diese prüfen, welches Versorgungskonzept aus technischer und wirtschaftlicher Sicht für das jeweilige Quartier am besten geeignet ist und auch welche Förderungen genutzt werden können.
Was ist bei Wärmepumpen in Gebäuden zu beachten?
Ein wichtiger Aspekt ist die Eigentümerschaft der dezentralen Wärmepumpen in den Gebäuden. Hierbei gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder der Netzbetreiber übernimmt die Investition in die Wärmepumpen und rechnet mit dem Gebäudebesitzer die gelieferte Heizwärme ab (am Kondensator der Wärmepumpe, gebäudeseitig), oder der Gebäudeeigentümer beschafft die Wärmepumpe und bezahlt für die gelieferte Niedertemperaturwärme am Verdampfer der Wärmepumpe. Beide Varianten haben Vor- und Nachteile. Aus Förderungsperspektive ist es oftmals sinnvoll, dass der Netzbetreiber die Kosten der Wärmepumpen übernimmt, da diese dann durch entsprechende Förderprogramme (Bundesförderung für effiziente Wärmenetze (BEW)) gefördert werden können. Wenn die Wärmepumpen im Besitz des Wärmenetzbetreibers sind, ist es aus der Sicht des Netzbetreibers wichtig, ein gutes Monitoring der dezentralen Wärmepumpen zu implementieren, das heißt den Stromverbrauch und die Betriebszustände zentral zu überwachen. Der Gebäudeeigentümer hat - wenn er lediglich für die gelieferte Wärme bezahlen muss - kein eigenes Interesse, einen ordnungsgemäßen und effizienten Betrieb der Wärmepumpe sicherzustellen. In ungünstigsten Fall kann es dazu kommen, dass erhebliche Störungen in der Wärmepumpe auftreten, welche jedoch über lange Zeit unerkannt bleiben und nicht behoben werden. Der Wärmenetzbetreiber muss dann mit höheren Betriebskosten (Stromkosten) rechnen. Sofern die Wärmepumpen in der Verantwortung des Gebäudebesitzers stehen und er lediglich für Niedertemperaturwärme (Kaltwasser) bezahlt, hat er auch ein wirtschaftliches Interesse, den optimalen Betrieb der Wärmepumpe sicherzustellen. In vielen Fällen werden die dezentralen Wärmepumpen zunächst vom Wärmenetzbetreiber angeschafft und gehen dann nach einem gewissen Zeitraum (z. B. 10 Jahre) in den Besitz des Gebäudeeigentümers über.
Hydraulik und Auslegung des Wärmenetzes
Für kalte Nahwärmenetze kann die hydraulische Auslegung eine besondere Herausforderung darstellen. In vielen Fällen kommen keine zentralen Umwälzpumpen zum Einsatz, sondern dezentrale Pumpen in den einzelnen Gebäuden. Diese dezentralen Pumpen liefern den von der Wärmepumpe im Gebäude benötigten Volumenstrom aus dem Netz zum Gebäude. Hierbei ist darauf zu achten, dass die dezentralen Gebäudepumpen über eine ausreichende Leistung verfügen, um aus der teilweise weiter entfernten Energiezentrale ausreichend große Mengen Kaltwasser beziehen zu können. Wenn dies nicht der Fall ist, kann es dazu kommen, dass in den Wärmepumpen die elektrische Zusatzheizung anspringt, was sich stark negativ auf die Effizienz der Wärmepumpe auswirkt. Alternativ können auch zentrale Netzpumpen eingesetzt werden. Diese sollten über frequenzgeregelte Antriebe verfügen, sodass ihre Förderhöhe regelbar ist. Die Regelung erfolgt hierbei (ähnlich zu konventionellen Wärmenetzen) über die Messung am sogenannten Netzschlechtpunkt, also dem Punkt im Netz, der hydraulisch am weitesten von der Energiezentrale entfernt ist.
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