Technikcheck

Nachhaltige, zirkuläre Energiesysteme für die EUREGIO

Zur Förderung des Aufbaus einer modernen Energieinfrastruktur werden anhand der Gegebenheiten in den Städten und Gemeinden der EUREGIO zirkuläre, d.h. 100% nachhaltige und auf lokale Gegebenheiten abgestimmte Energiesysteme benötigt, welche hier entworfen und dargestellt werden sollen. Diese Systeme dienen als Benchmark und Technikcheck, an dem sich Kommunen und Betriebe orientieren können. Sie umfassen bspw. den Einsatz großflächiger Solarthermie, Langzeitspeicher, Biomassepotenziale, Potenziale aus (tiefer) Geothermie oder Oberflächengewässern.

Wir machen den Technikcheck: Wie und wo kann ich heute schon zukunftsfähig heizen?

Die zur Verfügung stehenden Technologien werden in der Kategorie „Wissen“ vorgestellt.

Zudem gab es zwei Masterarbeiten zum Thema des Technikchecks.

Masterarbeit „Zukunftsfähige Wärmewende in der EUREGIO“

Zusammenfassung

Das Projekt WiEfm (Wärme in der EUREGIO – fokussieren und modernisieren) hat verschiedene Anstöße gegeben, um nachhaltige Wärmeversorgungssysteme in den Fokus zu rücken und deren Entwicklung voranzubringen. Das Nachfolgeprojekt Task Force Wärmewende will daran anknüpfen und daran arbeiten das politische und gesellschaftliche Interesse an einer nachhaltig gestalteten Wärmeversorgung in der deutsch-niederländischen EUREGIO weiter zu steigern, Projekte zu initiieren und in die Umsetzung zu bringen und damit ein Vorbild für viele weitere Regionen in Europa und der Welt sein. Die erste Europa-Region und ihre 3,35 Millionen Einwohner können so gemeinsam an der Erreichung der regionalen, nationalen und europäischen Klimaschutz-Ziele arbeiten und mit der Wärmeversorgung einen Sektor mit wesentlichem Beitrag an den Treibhausgas-Emissionen umgestalten, indem die Energieeffizienz und der Einsatz erneuerbarer Energien gesteigert werden. Denn mit etwa der Hälfte des Endenergieverbrauchs hat der noch überwiegend fossil arbeitende Wärmesektor einen maßgeblichen Anteil an den Treibhausgas-Emissionen. Die Umstellung auf eine nachhaltige und erneuerbare Wärmeversorgung ist wichtig für die Begrenzung der Erderwärmung auf unter 1,5 °C. Wenn diese Umstellung in den erdgas-dominierten Niederlanden und dem ebenfalls stark von Gas, Öl und Kohle geprägten Deutschland erfolgreich gelingt, hat dies einen starken Vorbild-Charakter. In Deutschland sollen die erneuerbaren Energien in der Wärmebereitstellung von 14 % im Jahr 2020 auf 27 % im Jahr 2030 ansteigen. Dabei machen Raumwärme und Warmwasserbereitung zusammen gut ein Drittel am Endenergieverbrauch Deutschlands aus. Gebäudetypologie und -alter sowie der Sanierungsstand der Gebäude sind dabei wichtige Faktoren für deren Energieverbrauch. In den Niederlanden sind viele Gebäude ohne nennenswerte Dämmmaßnahmen gebaut worden und auch in Deutschland stammen etwa zwei Drittel der Gebäude aus der Zeit vor der ersten Wärmeschutzverordnung von 1977, welche erstmals gesetzliche Dämmstandards festlegte. Diese Gebäude machen gut drei Viertel des flächenbezogenen Energieverbrauchs aus. Eine Sanierung und gleichzeitige Umstellung des Wärmeversorgungssystems birgt daher ein großes Potenzial zur Verringerung der Treibhausgas-Emissionen.

Die vorliegende Arbeit stellt sich dazu die Frage, welche nachhaltigen Wärmeversorgungssysteme es gibt und was diese charakterisiert. Darüber hinaus wird die Frage aufgeworfen, welche Faktoren relevant sind, um ein nachhaltiges Wärmeversorgungssystem umzusetzen und welche Eingabeparameter für eine Empfehlung und einen Vergleich benötigt werden. Dazu werden die Machbarkeitsstudien des WiEfm-Projekts ausgewertet.

Alte Öl-, Gas- und Stromheizungen in Deutschland und den Niederlanden können demnach gut durch biomasse-befeuerte Anlagen ersetzt werden. Solarthermie kann zudem einen gewissen Teil der Warmwasserbereitung übernehmen und Brennstoff einsparen. Wird dagegen auf kollektive Wärmeversorgung über ein Wärmenetz und saisonale Wärmespeicher gesetzt, kann die Solarthermie noch deutlich höhere Deckungsgrade erreichen. Die restliche Wärme kann aus Biomasse von Biogasanlagen oder aus Abwärme bereitgestellt werden. Sofern der Energieverbrauch durch geeignete Sanierungsmaßnahmen oder Neubau geringer ist, sind Wärmepumpen in Kombination mit Photovoltaik-Anlagen ein geeignetes Mittel, um viele verschiedene Wärmequellen nutzbar zu machen. Dadurch können Wärmeströme aus Abwasser, der Umgebungsluft, Seen, Flüssen und anderen Gewässern, dem Grundwasser oder dem Boden in unterschiedlichen Tiefen zur Beheizung und oft auch Kühlung von Gebäuden genutzt werden. Zudem können diese Wärmequellen ihre Wärme in einen Langzeit-Wärmespeicher oder ein Wärmenetz einspeisen und zentral – oder bei kalten Netzen auch erst direkt beim Abnehmer – auf das benötigte Temperaturniveau gehoben werden.

Die vielen verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten nachhaltiger Wärmeversorgungssysteme und -technologien erfordern eine übersichtliche Darstellung, welche mit dem in dieser Arbeit entworfenen morphologischen Kasten möglich wird (Abb. 1). Dieser besteht aus einem Gitter von fünf mal fünf Feldern, wobei die oberen drei Reihen gleich sind und die verschiedenen Oberkategorien von Wärmeerzeugern enthalten. Jede Zelle der oberen Reihen lässt sich daher weiter in die einzelnen Wärmeversorgungstechnologien oder ‑quellen der jeweiligen Oberkategorie unterteilen.

Die Eignung dieser Systeme und die möglichen Kombinationen hängen von verschiedenen Parametern ab, die oft auf regionale Gegebenheiten zurückzuführen sind. Die Potenziale des Standortes miteinzubeziehen, ist daher ein wichtiger Erfolgsfaktor. Diese Bewertung und Quantifizierung der dargestellten Technologien ist der nächste Schritt für ein standardisiertes Verfahren zum Entwurf nachhaltiger Wärmeversorgungssysteme. In dieser Arbeit wurde ein Grundstein dafür gelegt und ein Einstieg in einen Technikcheck für eine nachhaltige Wärmeversorgung geschaffen.

Grafiken

Downloads

Masterarbeit: Zukunftsfähige Wärmewende in der EUREGIO
Präsentation: Zukunftsfähige Wärmewende in der EUREGIO