Um die gesteckten CO2-Einsparungsziele erreichen zu können, ist es unerlässlich, die Haushalte effizienter und „grüner“ zu versorgen. Wärmenetze können hierbei eine Schlüsselrolle einnehmen. Die leitungsgebundene Wärmeversorgung im Quartier (Bild 1) hat sich seit Jahrzehnten bewährt und wird weiter forciert, da bei der gesamtheitlichen Quartiersbetrachtung Skaleneffekte, Synergien und (Abwärme-) Potenziale im Vergleich zur Einzelgebäudebetrachtung genutzt werden können. Aber kein (Neubau-)Quartier gleicht dem anderen, alle haben ihre Besonderheiten. Folglich gibt es auch nicht „die eine Lösung“, wie ein Wärmenetz geplant und umgesetzt werden muss. Die Praxis zeigt klar, dass der Trend zu Systemen mit niedrigerem Temperaturniveau geht. Auf der einen Seite wirkt sich dies positiv auf die Reduzierung der Wärmeverluste sowie die Einbindung von Abwärmequellen und erneuerbaren Energien aus. Auch können dadurch kostengünstigere Lösungen wie Kunststoffleitungen zum Einsatz kommen, die die Wirtschaftlichkeit der Projekte verbessern. Auf der anderen Seite führt die Reduktion

Bei der Wahl des geeigneten Rohrsystems für ein Quartier spielen neben den Energiebedarfen auch die Energiequelle und die daraus resultierenden Netztemperaturen eine ganz entscheidende Rolle. Werden hohe Temperaturen oder

Drücke benötigt, so führt kein Weg an Stahl vorbei. Ist dies hingegen nicht der Fall, so kommen immer öfter vorisolierte flexible Kunststoffleitungen zum Einsatz. Der Grund liegt auf der Hand: Mit diesen Rohrsystemen können Quartiere kostengünstiger erschlossen werden, sofern die Randbedingungen Druck und Temperatur es zulassen. Im Bereich der kalten Nahwärme werden häufig unisolierte Polyethylen-(PE-)Leitungen eingesetzt, da das Temperaturniveau zum Teil unter der Umgebungstemperatur des Erdreichs liegt und sogar Energiegewinne erzielt werden können. Diese Systeme müssen projektspezifisch betrachtet werden, weil das Zusammenspiel der Wärmequellentemperaturen und der Wärmepumpe sehr individuell ist. Deshalb zurück zur „klassischen“ Nah-/Fernwärme. Analog zu den KMR-Leitungen sind die PMR-Leitungen dreiteilig aufgebaut. Sie bestehen aus Mediumrohr(en), der Dämmung und einer Ummantelung, die in der Regel aus PE ist. Bei der Dämmung kommt wie auch bei den Stahlleitungen Polyurethan-(PUR-)

Kalte Nahwärme und LowEx-Netze können auf einem niedrigeren Temperaturniveau betrieben werden als die klassische Nah-/Fernwärme. Deshalb werden diese Netze oftmals mit Effizienz und geringen Wärmeverlusten in Verbindung gebracht. Das ist sicherlich nicht falsch, aber auch nicht immer ganz richtig. Die Energiebedarfe der einzelnen Anschlussnehmer haben sich im Vergleich zu herkömmlichen Nah-/Fernwärmenetzen nicht geändert; folglich muss die benötigte Energie entweder über höhere Volumenströme oder dezentrales Nacherhitzen, z. B. über eine Wärmepumpe, bereitgestellt werden. Je höher die benötigten Temperaturen

Im Folgenden werden exemplarisch die Auslegung und die anfallenden Kosten für ein Wärmenetz eines typischen Neubauquartiers betrachtet. Insgesamt befinden sich in diesem Areal 60 Anschlussnehmer (Neubau-Einfamilienhäuser); die gesamte Trassenlänge des Wärmenetzes beträgt knapp 2 000 m. Dabei werden folgende vier Varianten miteinander verglichen, um den Unterschied zwischen einer herkömmlichen

Nahwärmeversorgung und der LowEx-Variante herauszuarbeiten:

• Variante 1: herkömmliche Nahwärmeversorgung mit möglichst knapper Dimensionierung und gleitender Vorlauftemperatur (60 bis 80 °C),

hier aufgezeigt – nicht für jedes (Neubau)-Netz pauschalisiert werden. Es gilt also, bei der Betrachtung eines Quartiers stets alle relevanten Einflüsse zu berücksichtigen und so die für das jeweilige Vorhaben sinnvollste Lösung herauszuarbeiten.

Nicht nur die Leitungen, sondern auch die eingesetzte Übergabetechnik samt Steuerung hat einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz des Wärmenetzes. Jedes anzuschließende Gebäude im Quartier hat einen individuellen Energiebedarf, der sich aus Raumwärme und in den allermeisten Fällen auch aus Warmwasser zusammensetzt. Die neueren Gebäude werden energetisch immer besser

gedämmt, der Raumwärmebedarf ist im Vergleich zum Altbau niedriger und unterliegt bedingt durch die oftmals eingesetzten Flächenheizungen geringeren Leistungsschwankungen. Altbauten benötigen in der Regel mehr Energie für

die Raumwärme und die Leistungsspitzen variieren stärker. Gerade bei Projekten mit geringerer Wärmebedarfsdichte (ländlicher Raum, Neubaugebiete mit vielen

Einfamilienhäusern) kann es sinnvoll sein, anstelle von klassischen Übergabestationen dezentrale Pufferspeicher einzusetzen, um die Leistungsspitzen zu glätten. Im Neubau resultieren die schwankenden Leistungsspitzen in der Regel

aus den schwankenden Warmwasserbedarfen. Durch den Einsatz des

dezentralen Puffermanagements können nicht nur die Dimensionen im Netz reduziert werden, was geringere Investitionskosten und Wärmeverluste nach sich zieht, sondern es kann auch der Betrieb bzw. die Wärmeerzeugung optimiert

werden, da die Speicher gezielt beladen werden. Jedoch ist für das energetisch

und ökonomisch sinnvolle Pufferspeicherkonzept bei den Einfamilienhäusern

im Neubau nicht immer der notwendige Platz vorhanden, weshalb die Lösung nicht

überall zum Einsatz kommen konnte. Dieses Problem konnte inzwischen

jedoch gelöst werden. Im Zuge des Horizon-2020-EU-Förderprojekts

Tempo wurde genau für diesen Einsatzzweck ein Nah-/Fernwärmekompaktspeicher entwickelt. Für geringen Platzbedarf wurde ein 250-l-Speicher sowie alle notwendigen Komponenten (Motorstellventil, Regler, Wärmemengenzähler usw.), die für eine klassische Übergabestation benötigt werden, auf rd. 60 cm - 60 cm - 210 cm angeordnet.

 

Der Clou an diesem Kompaktspeicher (Bild 4): Alle für die Sekundärseite benötigten Komponenten wie Heizkreisgruppe, Ausdehnungsgefäß und Frischwasserstation sind integriert. Der Häuslebauer hat eine Plug-and-Play-Lösung, mit der er

seinen Raumwärme- und Warmwasserbedarf abdecken kann. Der Speicher ist eine technische Lösung, die sowohl bei klassischen Nahwärme- als auch in LowEx-

Netzen oder in Verbindung mit Wärmepumpen eingesetzt wird. Das ausgefeilte Übergabekonzept1) ermöglicht auch bei geringen Systemtemperaturen eine hohe Effizienz. 

Eine quartiersbezogene Wärmeversorgung hat sowohl ökonomische als auch ökologische Vorteile im Vergleich zur einzelobjektbezogenen Wärmeversorgung. Es kann aber nicht pauschal gesagt werden, welche Art des Wärmnetzes sich immer am besten eignet. Einfluss auf die Auswahl der Wärmenetzart haben sowohl die Anforderungen an die Energiemenge und das Temperaturniveau der anzuschließenden Gebäude als auch die Wahl bzw. die Verfügbarkeit der Energiequellen im Quartier. Dementsprechend nimmt der Planer in der

energetischen Quartiersbetrachtung eine ganz entscheidende Rolle ein, denn er muss neben dem Ist-Zustand auch die Entwicklungen der nächsten Dekaden im Blick haben und dafür ein System auswählen und planen. Dabei hat die

leitungsgebundene Wärmeversorgung einen Vorteil gewiss: Während die Netzinfrastruktur auf Jahrzehnte ausgelegt wird, können die Wärmeerzeuger im Lebenszyklus des Netzes durchaus wechseln. Infolgedessen kann dann jeweils die

neuste und „grünste“ Energiequelle ins System integriert werden. Auf diese Art und Weise kann die Dekarbonisierung in Deutschland zukünftig mit Wärmenetzen weiter

voranschreiten.