| | Die Diskussionen zum Klimawandel mit sehr hohen Temperaturen auf dem Land, vor allem aber in den Städten, wo die Temperaturen nochmals deutlich höher sind, führen zu überhitzten Forderungen, wir müssen mehr und schneller beim von Menschen gemachten Klimawandel etwas tun, fokussieren leider teils wenig zielführende Lösungen.
Wichtig für die Energiewende ist eine fundierte Analyse und das gelingt bei sehr komplexen Systemen nur mittels dynamischer Simulation.
Unabhängig davon sollte jeder zuerst seine eigene Situation auf den Prüfstand stellen und am besten im persönlichen Umfeld wirken. Als Lektüre kann Frederic Vester empfohlen werden: Mit seinem Buch „Ballungsgebiete in der Krise“ hat er es 1983 auf den Punkt gebracht. Dieses Buch ist heute noch so aktuell und spannend wie damals.
Was bedeutet das für die Energiewende, um das Klima zu schützen (besser: zu entlasten)? Die Fokussierung auf einen Punkt, CO2-Minderung, ist zu eingleisig, denn als Ergebnis wird unser Planet geplündert, das ist das Problem. Wir müssen wieder lernen, mit allen Ressourcen bedächtig umzugehen.
Wärmenetze werden bei dieser Betrachtung als aktuelle Lösung für die CO2-Emissionen für Städte und Gemeinden priorisiert. Aber ist dieser Weg bei immer höherem Kühlbedarf praktikabel?
Wärmenetze erwärmen durch Verluste im Sommer den Boden und wirken so wie eine städtische Fußbodenheizung, und das auch im Sommer.
Klimaanlagen sorgen durch die Abwärme, die in die Umgebungsluft geblasen wird, nochmals für eine stärkere Aufheizung der Städte.
Die Technikzentralen der Wärmenetze haben den Vorteil, dass große Technik eingesetzt werden kann, die meist eine höhere Effizienz, z. B. bei der Stromerzeugung, aber im Gegenzug höhere Wärmeverluste im (Fern-)Wärmenetz hat. Die Abwärmenutzung bei Industrieprozessen ist natürlich ebenfalls ein Vorteil, wenn das Temperaturniveau stimmt. Aber: Industrieprozesse werden optimiert oder ändern sich, was dann?
Auf der anderen Seite bremsen die Wärmenetze die Eigeninitiative, denn Energetische Sanierungsmaßnahmen der von Wärmenetzen versorgten Gebäude sind meist unwirtschaftlich, da nur ca. 50 % der Energiekosten durch Energieeinsparung beeinflusst werden. Bei eigener Energiebereitstellung sind das ca. 90 %, das macht Gebäudesanierungen und die Erzeugung von Strom und Wärme mittels Solarenergie schneller wirtschaftlich.
Netztemperatur
Je nach Anschlussdichte sind die Wärmeverluste im Netz im Vergleich zum Wärmebedarf relativ hoch. Unter dem Aspekt, dass der Wärmebedarf in den nächsten Jahren deutlich gesenkt werden muss, haben die Wärmeverluste im Netz einen immer größer werdenden Stellenwert, so dass in einigen Fällen an einen Rückbau der Fern- und Nahwärmenetze gedacht werden muss. Prof. Dr.-Ing. Dieter Wolff und Dr.-Ing. Kati Jagnow von der Ostfalia Hochschule Braunschweig/Wolfenbüttel haben in ihren Studien sehr gut aufgezeigt, auf was es ankommt.
Die folgende Betrachtung von einem Wärme-Kältenetz zeigt einige Einflussgrößen, die für ein Netz der Zukunft wichtig sind:
1. Netze der Zukunft sollten die angeschlossenen
Gebäude nicht nur als Verbraucher, sondern auch
als Energie-Lieferanten sehen.
2. Die Temperaturen im Netz sollten sich am Bedarf
der Gebäude orientieren, so dass die Netzverluste
kleiner gehalten werden können.
3. Das Netz kann als Ausgleichsnetz deutlich kleiner
ausgeführt werden.
4. Zur Optimierung von Wärme-Kältenetzen ist es
entscheidend, beide Seiten, die Energiebereitstellung
und den Energiebedarf, mit dem jeweils notwendigen
Temperaturniveau beeinflussen zu können.
Ist das nicht der Fall, bestimmt die höchste notwendige Vorlauftemperatur im Netz die Netztemperatur.
Hier kann es für den Netzbetreiber sinnvoll sein, eine Sanierung von Objekten zu fördern oder z. B. lokal mit einer Wärmepumpe die Temperatur anzuheben, damit die Netzverluste kleiner werden.
Mit DK-Integral wurden die obigen Szenarien mittels dynamischer Simulation der Netze und Gebäude detailliert untersucht. Mit Sanierungsszenarien für die angeschlossenen Gebäude konnte so die Nachhaltigkeit des Netzes für zukünftige Entwicklungen nachgewiesen/belegt werden.
Die Grafiken zeigen zwei Varianten der Analyse für eine Gruppe von sieben Objekten. Zur besseren Nachvollziehbarkeit wird das Netz nur in der Heizperiode genutzt und es werden nur die Netzverluste vor und nach der Gebäudesanierung verglichen. Das Brauchwasser wird bei diesen Varianten im Sommer dezentral mit kleinen Luftwärmepumpen bereitgestellt, die gleichzeitig für die Raumkühlung genutzt werden können.
Resümee:
Der Unterschied bei den Fernwärmenetzverlusten zwischen Variante 1 und 2 ist deutlich. Auch bei der Variante 2 steigen trotz Reduktion der notwendigen Vorlauftemperaturen die Netzverluste von 2,6 auf 7,9 % an, jedoch nicht so stark wie bei Variante 1, wo der Anstieg von 10 auf 35 % deutlich größer ist. Es ist deshalb sehr wichtig, bei der Netzplanung die Zukunftsfähigkeit von Fernwärmenetzen zu betrachten, damit die hohen Investitionen auch nachhaltig sind.
Autor: Siegfried Delzer, Delzer Kybernetik Lörrach
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Fernwärme ist aufgrund hoher Netzverluste nicht immer effizient. Dynamische Simulation ermöglicht die Beurteilung auch unter sich ändernden Einflussfaktoren.
Standard-Netz mit für den Kunden durch den ...
... Netzbetreiber zugesicherten Temperaturen.
Vorlauftemperatur im Netz ...
... an den Bedarf angepasst.
(Bilder/Grafiken/Tabellen:
Delzer Kybernetik)
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