Der Anteil der Nah- und Fernwärme am Endenergieverbrauch der deutschen Haushalte liegt derzeit bei knapp 14 Prozent. Um ihn zu steigern und klimafreundlicher zu machen, fördert der Bund seit Juli 2017 besonders energieeffiziente Modellvorhaben. Fördergelder für Wärmenetze gibt es auch über das Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz (KWKG). Neben der Stromvergütung für KWK-Anlagen und der Förderung von Wärme- und Kältespeichern sieht das KWKG eine investive Förderung für Wärmenetze vor.
Auch das Land Baden-Württemberg unterstützt mit einem Förderprogramm die Errichtung und den Ausbau energieeffizienter Wärmenetze im Land. Ende April hat das Umweltministerium dafür weitere 2,4 Millionen Euro bereitgestellt. Die zwölf geförderten Projekte umfassen 500 Gebäude, sparen jährlich rund zwei Millionen Liter Heizöl ein und reduzieren den CO2-Ausstoß im Land jährlich um 5.500 Tonnen. Das Programm ist auf sechs Jahre angelegt. Seit seinem Start im Jahr 2016 hat das Umweltministerium insgesamt 33 Projekte im Land mit Gesamtinvestitionen in Höhe von 57 Millionen Euro mit zusammen rund 6,3 Millionen Euro bezuschusst.
„Die Realisierung von Wärmenetzen der vierten Generation bedeutet die konsequente Optimierung des Gesamtsystems bestehend aus der Wärmeerzeugung, der Wärmeverteilung über ein Netz und der Wärmeabnahme durch die Nutzer“, sagt Helmut Böhnisch, Leiter des KEA-Kompetenzzentrums Wärmenetze. „Zu den nötigen Optimierungsmaßnahmen gehören unter anderem die Nutzung von Wärmequellen auf Niedertemperaturebene wie Abwärme und Solarthermie, darauf abgestimmte Verteilnetze mit gut gedämmten Rohren und niedrigen Rücklauftemperaturen sowie, auf der Seite der Gebäude, der hydraulische Abgleich des Heizungssystems.“ Wichtig ist auch die Einbindung von modernen Speichern. Bessere Erträge, geringere Netz- und Speicherverluste und eine höhere Effizienz sind die Folge. Diese Faktoren helfen auch, die Kosten von Wärmenetzen zu senken.
Fixierung auf Einzelheizungen aufgeben
Eine Beispielrechnung zeigt einen möglichen Ausbaupfad auf: Werden bis 2050 pro Jahr 50 ausgedehnte Wärmenetze in Baden-Württemberg in Betrieb genommen, können bis dahin zusätzlich 1.600 Dörfer und Städte unterschiedlicher Größe einen Beitrag zur Wärmewende leisten. Voraussetzung dafür ist, dass die Netze weitgehend das gesamte Siedlungsgebiet erschließen, erneuerbare Energien sowie Abwärme zum Einsatz kommen und die Häuser sukzessive gedämmt werden. Auf diese Weise hätten bis 2050 bereits über 30 Prozent der Ortschaften in Baden-Württemberg Anschluss an ein Wärmenetz. Zum Vergleich: In Dänemark liegt der Anteil der Nah- und Fernwärme an der Wärmeversorgung von Gebäuden bereits heute bei 63 Prozent – und das mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien.
Wie große solarthermische Anlagen erfolgreich integriert werden können, zeigen auch Beispiele in Deutschland. Das Bioenergiedorf Hallerndorf nördlich von Nürnberg ist ein besonders interessanter Fall. Durch den Einsatz von Pellets und Solarthermie wird die Wärme zu 100 Prozent regenerativ erzeugt. Solche Projekte funktionieren jedoch nur dann, wenn beim Wärmenetz und bei der Anlagentechnik alle Stellschrauben zur Optimierung ausgenutzt sind. Dazu gehören unter anderem die Absenkung der Rücklauftemperaturen. Hinzu kommen der konsequente Einsatz von Doppelrohren mit einer Vor- und Rücklaufleitung in einem Isolationskörper und bessere Rohrdämmungen (siehe Infokasten).
Wärmespeicher als wichtiges Element
Um Angebot und Nachfrage auszugleichen, gehören zu Wärmenetzen auch Wärmespeicher: Die in Deutschland angebotenen Wärmespeicher erreichen zwar noch längst nicht die Größe der in Dänemark realisierten saisonalen Speicher, doch auch hierzulande geht es voran. So wurden bereits Biogas- und Holzvergasungsanlagen, die in ein Wärmenetz speisen, mit Speichern von einigen tausend Kubikmetern Volumen ausgestattet. Eine interessante Option stellt deren Einsatz bei der Wärmeversorgung von Neubaugebieten mit 100 Prozent solarer Deckung dar. Erfolgt die Wirtschaftlichkeitsrechnung über einen Zeitraum von mehr als 20 Jahren, erzielen die Wärmenetze bereits unter heutigen Randbedingungen Kostenvorteile gegenüber anderen Versorgungsvarianten.
Die vielen Förderangebote in Deutschland werden jedoch alleine nicht ausreichen, die notwendigen Schritte anzustoßen. Bei der Umstellung großer städtischer Fernwärmesysteme auf erneuerbare Energien greifen beispielsweise die bestehenden Programme nicht. Eine hohe Ausbaurate wird nur zu erreichen sein, wenn Wärmenetze durch Einführung einer CO2-Steuer wirtschaftlicher werden und die kommunale Wärmeplanung überall zum Standard wird. Solarthermische Freiflächenanlagen müssen in das Raumordnungsrecht integriert werden. Das landesweite Beratungsnetzwerk Wärmenetze im Südwesten kann durch die Unterstützung von Wärmenetzinitiativen dazu beitragen.
Dass energieeffiziente Netze mit einem solaren Anteil funktionieren, zeigt ein Blick in andere europäische Länder: In den vergangenen fünf Jahren lag das Marktwachstum bei solaren Wärmenetzen jeweils bei 35 Prozent. Gute Fortschritte macht dabei nicht mehr nur der Vorreiter Dänemark, wo bereits in weit über 100 Städten und Gemeinden Solarthermieanlagen einen Beitrag von 15 bis 60 Prozent zur Fernwärmeversorgung leisten. Auch in Österreich, Deutschland, Frankreich, Schweden ist die netzgebundene Solarthermie stark im Kommen. Das Spektrum reicht von der Versorgung einzelner Quartiere über ganze Gemeinden bis hin zu ganzen Städten – die zweitgrößte Stadt Österreichs, Graz, plant ihr Fernwärmenetz vollständig zu dekarbonisieren. Zur Versorgung sollen unter anderem bis zu 450.000 Quadratmeter Solarthermie-Kollektoren beitragen.
Fortschritte bei Leitungen, Regelung und Rücklauf
Mit dreifach gedämmten Stahl-Doppelrohren beispielsweise lassen sich gegenüber Stahl-Einzelrohren mit Standarddämmung über 50 Prozent der Wärmeverluste vermeiden. Auch der hydraulisch bisher als schwierig eingeschätzte Betrieb von Wärmenetzen mit mehreren Einspeisepunkten oder mit dezentralen Pufferspeichern lässt sich durch den Einsatz moderner Regelungstechnik mittlerweile gut beherrschen. Die dadurch möglich gewordenen kleineren Rohrleitungsquerschnitte sparen Material und senken damit die Investitionskosten, senken die Netzverluste und verringern die Betriebskosten. Die Rücklauftemperatur von Hausstationen in Mehrfamilienhäusern konnte ebenfalls deutlich reduziert werden. Rücklauftemperaturen im Bereich zwischen 16 und 30 Grad Celsius sind inzwischen machbar. Bislang waren oft 50 bis 60 Grad üblich. Ist die Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur größer, wird die Energie besser ausgenutzt, die Kosten sinken.
