Fallstudie untersucht Wege zu innovativen kommunalen Wärmenetzen

22. März 2018 | Kira Crome

Nahwärmeleitung in Grosselfingen mit U-Dehner © Solarkomplex

Nahwärmeleitung in Grosselfingen mit U-Dehner
© Solarkomplex

Wärmenetze sind ein zentraler Schlüssel, um Öl, Gas und Kohle bei der Wärmeerzeugung künftig durch erneuerbare Wärmequellen und industrielle Abwärme zu ersetzen. Das Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung hat in einer Fallstudie untersucht, welche Faktoren auf die Realisierung von innovativen Wärmenetzkonzepten förderlich oder hemmend wirken.

Der Wärmemarkt gilt als schlafender Riese der Energiewende. Während die erneuerbaren Energien im Stromsektor auf dem Vormarsch sind, hinkt die Wärmeversorgung in Sachen Klimaschutz hinterher: Der Anteil aus regenerativen Wärmequellen bei der Wärmeerzeugung liegt aktuell bei 13 Prozent. Rund ein Drittel der deutschen Treibhausgasemissionen entsteht beim Heizen und bei der Warmwasserbereitung. Sollen die Klimaziele von Paris erreicht werden, muss auch die Wärmeversorgung „grüner“ werden, fordern Experten. „Die Energiewende tritt in eine neue Phase ein“, ist Professor Eberhard Umbach überzeugt. Der Wissenschaftler leitet die Arbeitsgruppe Sektorenkopplung im Akademienprojekt Energiesysteme der Zukunft. „Bisher stand die Stromerzeugung im Mittelpunkt. Damit fossile Energieträger bis 2050 weitgehend aus dem Energiesystem verdrängt werden können, müssen wir die Energieversorgung aber sektorübergreifend anpacken.“ Ein zentrales Instrument dafür sind Wärmenetze.

Wie das geht, macht das Nachbarland Dänemark vor: Dort sind heute bereits 60 Prozent der Wohnungen an Wärmenetze angeschlossen, die zu knapp 60 Prozent aus erneuerbaren Energien, Abwärme und Müllverbrennung gespeist werden. Technisch betrachtet können leitungsgebundene Wärmenetze öffentliche Liegenschaften wie Rathäuser, Schulen, Krankenhäuser oder Schwimmbäder, aber auch ganze Stadtviertel oder Dörfer zentral mit Wärme versorgen. Öl- oder gasbetriebene Einzelheizungsanlagen in den Gebäudekellern oder alte Nachtspeicherheizungen gehören dort damit der Vergangenheit an. Stattdessen können Wärmenetze technologieunabhängig unterschiedlichste vor Ort verfügbare regenerative Wärmequellen flexibel nutzen. In Sachen Effizienz punkten Wärmenetze zudem, wenn die eingesetzte Energie mithilfe der Kraft-Wärme-Kopplung zweifach genutzt und neben Wärme auch Strom entsteht, der vor Ort verbraucht oder ins Netz gespeist wird. Systemisch gesehen können Wärmenetze in Verbindung mit Wärmespeichern als Puffer dienen, um überschüssigen Strom aus Solar- und Windenergieanlagen aufzunehmen. Wärmeangebot und –nachfrage lassen sich räumlich und zeitlich ausgleichen und so die Energieversorgung flexibilisieren.

Nicht alles, was die Dänen in Sachen klimafreundliche Wärmeversorgung unternehmen, kann hierzulande als Blaupause dienen: Beispielsweise gehört das Ausweisen von Wärmevorranggebieten, anders als im Nachbarland, in Deutschland nicht verpflichtend zur Stadtplanung. Als Energieverbraucher, Planungsinstanz und Eigner von Energieunternehmen kommt Kommunen deshalb eine entscheidende Rolle bei der Umstellung der Wärmeversorgung zu. Um Wärmenetze genau dort aus- und aufzubauen, wo es wirtschaftlich sinnvoll ist und sich technisch umsetzen lässt, braucht es strategische Planung, den Zusammenschluss verschiedenster lokaler Akteure und nicht selten viel persönliches Engagement von Bürgermeistern, Klimaschutzmanagern und Bürgern.

Aus dem Ort, für den Ort
Wie der Aufbau von Nahwärmenetzen in Kommunen gelingt und welche Hemmnisse sich dabei in der Praxis stellen, hat das Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) im Rahmen des Forschungsprojekts TransNIK (Transitionsgestaltung für nachhaltige Innovationen) in einer Fallstudie näher untersucht. Sechs verschiedene kommunale Nahwärmeprojekte, vorwiegend aus Süddeutschland, haben die Wissenschaftler dafür betrachtet. Untersuchte Kommunen sind Bonndorf, Schlöben, Wüstenrot, Dollnstein, München-Ackermannbogen und Biberach. „Wir wollten herausfinden, welche Faktoren einen Einfluss auf die Entstehung von Nahwärmenetzen haben, welche Nachhaltigkeitsziele dabei verfolgt und welche Nachhaltigkeitseffekte realisiert werden“, erklärt Lorenz Erdmann vom Fraunhofer ISI den Forschungsansatz.

Aktuell werde die Entstehung von Nahwärmenetzen durch eine Reihe von Faktoren gehemmt, so die Studie: „Die Gründe hierfür liegen in einer unzureichenden finanziellen Ausstattung der Kommunen sowie in einer zum Teil inkonsistenten Anreizstruktur, die fossile Energieträger weiterhin fördert.“ Die größte Herausforderung, den Aufbau eines Nahwärmenetzes anzugehen, bestünde darin, einen den vorhandenen Ressourcen angemessenen Maßnahmen-Mix zu finden und die Durchführung der ausgewählten Maßnahmen sicherzustellen. Eine planerische Frage, die eng mit der Steigerung der Energieeffizienz im Gebäudebereich und mit der Stadtplanung insgesamt verzahnt ist. Viele Kommunen arbeiten deshalb mit einem kommunalen Wärmeplan oder einem ähnlichen, mit den lokalen Klimaschutzzielen verknüpften Konzept. „Wenn es keine klaren Vorgaben zum Umbau der lokalen Wärmeversorgung gibt und die Kommunen über zu geringe finanzielle Mittel verfügen, ist unwahrscheinlich, dass die Priorität auf lokaler Ebene ausreichend hoch ist, um aufwändige Wärmeprojekte zu realisieren“, so die Autoren. Auch die technologische Akzeptanz und Zustimmung eines solchen Vorhabens durch die Bürgerinnen und Bürger beeinflusse die Realisierung eines Nahwärmenetzes maßgeblich. Ferner machen die Autoren vorhandenes fachliches Know-How und finanzielle Ressourcen sowie eine konstruktive, zielführende Zusammenarbeit der verschiedenen beteiligten Akteure als erfolgsentscheidend aus.

Mehrwert mit Wärme
Ein weiterer wichtiger Faktor: Die genaue Kenntnis der örtlichen infrastrukturellen Voraussetzungen für ein auf regenerativen Energien basierendes Wärmenetz. In Nordrhein-Westfalen bietet das Wärmekataster im Online-Energieatlas NRW des Landesamtes für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz (LANUV) dafür Hilfestellung. Mit den Daten lassen sich lokale erneuerbare Wärmequellen mit besonders hohen örtlichen Wärmebedarfen wie Schulen, Krankenhäuser, Schwimmbäder, Verwaltungsgebäude oder bestehenden Wärmenetzen, die vor allem durch CO2-intensive Umwandlungsprozesse gespeist werden, verschneiden und Potenziale visualisieren. Künftig kommt auch industrielle Abwärme als weitere Wärmequelle hinzu. Welche Chancen darin schlummern, lotet das Amt derzeit in einer Potenzialstudie aus.

Deutschlandweit besteht ein theoretisches Potenzial von rund 14.000 neuen Nahwärmegebieten, haben Wissenschaftler des ifeu-Instituts in einer Studie errechnet. Unterdessen wächst die Zahl der Wärmenetze in Deutschland – auch in Nordrhein-Westfalen. Im ländlichen Raum stellen sich Bioenergiedörfer wie Wallen bei Meschede wärmetechnisch auf eigene Füße. Hier wird ein ganzes Dorf über ein kleines, bürgergenossenschaftlich getragenes Wärmenetz mit der Abwärme aus der Stromerzeugung der Biogasanlage eines örtlichen Landwirts versorgt. Ein Holzhackschnitzelheizwerk liefert zu Spitzenlastzeiten Wärme hinzu. Eine größere Herausforderung sind die Ballungsräume wie das Ruhrgebiet: Hier liegt mit insgesamt 4.300 Kilometer Rohrleitungen und mehr als 90.000 Hausstationen das historisch gewachsene, dichteste Wärmenetz Europas. Zwar stammt die transportierte Wärme zu 80 Prozent aus effizienter KWK-Erzeugung, oft aber kommt sie noch aus Kohlekraftwerken. In Wuppertal beispielsweise bauen die Stadtwerke jetzt das lokale Fernwärmenetz vollständig um und ermöglichen damit die Schließung eines fast 120 Jahre alten Kohlekraftwerks. Stattdessen wird die Wärme ab dem Sommer dieses Jahres von einem Wuppertaler Müllheizkraftwerk geliefert. Umweltfreundlich ist die dort ausgekoppelte Wärme auch deswegen, weil die eingesetzten Brennstoffe zur Hälfte biogene Abfälle sind. Künftig werden so 450.000 Tonnen an Treibhausgasemissionen eingespart. Das entspricht etwa 60 Prozent des jährlichen CO2-Ausstoßes des Wuppertaler Autoverkehrs.

Sollen Nahwärmekonzepte nicht nur ökologische, sondern auch ökonomische und soziale Nachhaltigkeitseffekte bringen, gilt es für Kommunen örtliche Voraussetzungen intelligent zu nutzen und auf die bestehende Infrastruktur abzustimmen, fassen die Autoren der Wärmenetzstudie die Erkenntnisse zusammen. Kommunen müssten dabei mehrere Funktionen möglichst ganzheitlich ausfüllen: Vermittlerin, Planungsinstanz, Regulator, Miteigentümerin und Vorbild zugleich.

 

Weiterführende Information:

Fraunhofer ISI, TransNIK (2017): Entstehung innovativer Wärmenetze – Eine Analyse von sechs Fallbeispielen auf Basis der Multi-Level-Perspektive. Werkstattbericht Nr. 4 im Projekt Transitionsgestaltung für nachhaltige Innovationen (TransNIK)

Ein Gedanke zu „Fallstudie untersucht Wege zu innovativen kommunalen Wärmenetzen

  1. Sind bei den hochleistungs-LED dahinter nicht wieder mit div Steuergeräten + Lüftern wegen der Abwärme die vermeintlichen Stromeinsparungen obsolet. Div Elektroautos fahren nicht mal mit LED.

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