Das Fraunhofer IEE hat in enger Kooperation mit dem AGFW und zusammen mit europäischen Forschungspartnern ein Handbuch erstellt, das zeigt, wie bestehende Fernwärme-Systeme umgerüstet und neue Niedertemperatur-Netze geschaffen werden können. Dabei stellen die Experten sowohl die technische als auch die ökonomische Seite dar. Zahlreiche Fallbeispiele belegen: Niedertemperatur-Fernwärme ist unter vielerlei Bedingungen technisch machbar – und wirtschaftlich sinnvoll.
„Die Klimaziele im Gebäudesektor lassen sich nur mit Hilfe der Niedertemperatur-Fernwärme erreichen. Unser Handbuch weist den Weg dahin: Es zeigt Versorgern, der Politik und anderen Interessierten, wie sich solche Netze unter unterschiedlichsten Randbedingungen realisieren lassen“, erläutert Dietrich Schmidt, Abteilungsleiter Strom-Wärme-Systeme am Fraunhofer IEE, in einer Pressemitteilung.
Große technische Herausforderungen
Bislang ist die Fernwärme in Deutschland, wie in den meisten anderen Ländern Europas, überwiegend fossilen Ursprungs. Im Zuge der Dekarbonisierung müssen Erdgas und Kohle als Wärmequellen durch erneuerbare Energien und Abwärme ersetzt werden. Deren Temperaturniveau ist jedoch in der Regel niedriger als das der Wärme, die in den fossil befeuerten Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen erzeugt wird. In bestehende Hochtemperatur-Wärmenetze lässt sie sich deshalb nur mit Schwierigkeiten einspeisen.
Es gilt also, die vorhandenen Fernwärme-Systeme so umzubauen, dass sie mit niedrigeren Temperaturen betrieben werden können – und zugleich neue Niedertemperatur-Wärmenetze aufzubauen. „Die Klimaziele verlangen, den Anteil der Fernwärme an der Heizenergie in Deutschland bis 2030 etwa zu verdoppeln. Wir brauchen daher viele neue Netze“, erläutert Schmidt.
Zahlreiche Vorteile
Die Experten zeigen im Handbuch, dass solche auf durchschnittliche Temperaturen von unter 70 Grad ausgelegten Wärmenetze gegenüber den Hochtemperatur-Systemen zahlreiche Vorteile haben. So stehen den Versorgern dann deutlich größere Mengen an nutzbarer Abwärme sowie an Wärme aus geothermischen Quellen zur Verfügung. Wärmepumpen arbeiten effizienter, wenn sie ein geringeres Temperaturniveau bereitstellen müssen; die Effizienz von Solarthermie-Anlagen steigt. Auch können die Versorger für die Leitungen gegebenenfalls flexible Kunststoff- statt Stahlrohre verwenden. Nicht zuletzt werden vorhandene Rohre entlastet, wenn die Temperaturen gesenkt werden. Insgesamt summieren sich die potenziellen Einsparungen europaweit auf 14 Milliarden Euro pro Jahr, haben die Wissenschaftler errechnet.
In einem weiteren Kapitel legen die Experten dar, dass Gebäude sehr gut mit niedrigeren Versorgungstemperaturen zurechtkommen. So zeigen die untersuchten Fallbeispiele, dass die Temperaturen in aller Regel ausreichend sind, um Legionellen im Warmwasser unschädlich zu machen. Sollte das einmal nicht der Fall sein, können Versorger oder Immobilienbesitzer zusätzliche Maßnahmen ergreifen.
Digitale Lösungen nutzen
Darüber hinaus führen die Experten im Handbuch zahlreiche Maßnahmen auf, mit denen sich der Umbau bestehender Fernwärme-Netze bewerkstelligen lässt. Dazu zählen etwa die sorgfältige Analyse des Temperaturbedarfs der Kunden im Vorfeld oder das frühe Einbinden der lokalen Politik und der Öffentlichkeit. Auch sollten die Möglichkeiten der Digitalisierung genutzt werden, etwa bei Steuerung und Regelung der Systeme.
Anhand eines detaillierten Fallbeispiels – der Campus Lichtwiese der TU Darmstadt – machen die Forscher zudem deutlich, wo mögliche Fallstricke bei der Niedertemperatur-Fernwärme liegen.
Praxisnahe Beispiele
Das Fraunhofer IEE hat zum Handbuch vor allem eine detaillierte Untersuchung bereits bestehender Niedertemperatur-Systeme beigetragen. Knapp 140 Beispiele aus vielen Ländern Europas haben die Fraunhofer-Forscher unter die Lupe genommen, davon 40 vertieft. Insgesamt 15 Projekte haben sie ins Handbuch aufgenommen.
Diese Fallbeispiele spiegeln die große Bandbreite bei der Gestaltung dieser Systeme, abhängig von den jeweiligen Bedingungen vor Ort – etwa was Verfügbarkeit von Wärmequellen oder die Anforderungen der Abnehmer betrifft. Zugleich zeigen sie, dass die regulatorischen Bedingungen der Niedertemperatur-Fernwärme mitunter entgegenstehen. Ebenso lässt sich aus den Beispielen ablesen, dass die Amortisationszeiten meist relativ lang sind. Das gilt allerdings auch für die Fernwärmenetze mit höheren Temperaturen. In einigen der untersuchten Fälle liegen die Kosten der Niedertemperatur-Systeme um bis zu zehn Prozent unter denen konventioneller Lösungen. (amo)
