Nachhaltig und zukunftsfähig: Mit Fernwärme in Richtung Wärmewende __

Mehrere Gebäude, Wohnblöcke oder ganze Städte mit kostengünstiger und nachhaltiger Wärme zum Heizen und für Warmwasser zu versorgen – das ermöglicht Fernwärme. Bei dieser Art der Wärmeerzeugung entsteht heißes Wasser nicht vor Ort im Gebäude selbst, sondern in einem zentralen Kraft- oder Heizwerk in der Nähe. Wie das geht, welche Vorteile in den Bereichen Kosten und Nachhaltigkeit damit einhergehen und was bei der Fernwärmeleitung zu beachten ist, erfahren Sie in unserem Blog.

Wärme durch Verbrennung

In einem Heizkraftwerk entsteht die Wärme durch Verbrennung, zum Beispiel von fossilen Brennstoffen wie Erdgas oder Steinkohle. Aber auch Wärme, die bei der Müllverbrennung oder Industrieprozessen entsteht, wird als Fernwärme genutzt. Der Anteil erneuerbarer Energien an der Fernwärme wächst beständig. So wird bereits heute geothermische und solarthermische Energie sowie Umweltwärme, die mit Hilfe von Großwärmepumpen nutzbar gemacht wird, in Fernwärmesysteme eingespeist. Eine Auswertung des Statistischen Bundesamts liefert folgende Daten zu Wärmeerzeugern an Fernwärme:

• Erdgas 46,7 %
• Erneuerbare Energie 17,5 %
• Steinkohle 14,7 %
• Abfall 8,6 %

Unterschied zwischen Nahwärme und Fernwärme

Der Hauptunterschied zwischen Fernwärme- und Nahwärmesystemen liegt in der geografischen Verteilung und der Art der Wärmeerzeugung. Fernwärmenetze sind in der Regel auf städtische Gebiete ausgerichtet, wo sie die Wärme aus einer zentralen Quelle zu zahlreichen Haushalten und Unternehmen liefern. Nahwärmenetze hingegen sind eher in ländlichen Gebieten oder Quartieren zu finden, wo die Wärmequelle näher an den Verbrauchern liegt. Die Technik hinter den beiden Systemen ist die gleiche.

Vorteile von Fernwärme

Die Heizkraftwerke werden in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) betrieben. Das heißt sie produzieren nicht nur Wärme, sondern im gleichen Prozess Strom. Das funktioniert so: Durch die Verbrennung wird Wasserdampf erzeugt und durch eine Turbine geführt. Der Dampf setzt eine Turbinenwelle in Bewegung – mechanische Energie wird erzeugt. Diese wird mit Hilfe eines Generators in elektrische Energie umgewandelt. Durch dieses Prinzip wird gegenüber einer separaten Strom- und Wärmeerzeugung Brennstoff eingespart, was sich wiederum positiv auf den Kohldioxidausstoß auswirkt.

Auch die Nutzung von Abwärme zum Beispiel aus der Müllverbrennung sowie erneuerbaren Energien führt dazu, dass Fernwärme als klimafreundliche Heizart angesehen wird. In seiner aktuellen Studie „Perspektive der Fernwärme“ zeigt der Energieeffizienzverband für Wärme, Kälte und Kraft-Wärmekopplung AGFW, dass durch den kontinuierlichen Aus- und Umbau der Fernwärme bis 2030 in Deutschland etwa 39 Millionen Tonnen CO2-Emissionen im Gebäudesektor zusätzlich eingespart – so viel wie der CO₂-Fußabdruck von 6,5 Millionen Menschen im Jahr – und der Anteil der Fernwärme am Wärmebedarf der Gebäude auf 30 Prozent erhöht werden kann. Aktuell wird in ca. 14 Prozent der Gebäude Fernwärme genutzt. Fernwärme ist daher ein bedeutender Baustein für die Wärmewende.

Weitere weiteren Vorteile bietet Fernwärme? Sie ist:

• preisbeständig, weil die eingesetzten Brennstoffe nur einen kleinen Teil der Kosten ausmachen
• platzsparend, da Heizkessel, Brennstofflager oder Schornstein unnötig sind. Lediglich eine Fernwärme-Hausstation wird benötigt
• regional, was Sicherheit, kurze Wege und Ansprechpartner vor Ort bedeutet

Wie kommt die Wärme ohne große Energieverluste in mein Gebäude?

Das heiße Wasser muss nach der Erzeugung aus dem Heizkraftwerk zum Abnehmer gelangen – und zwar möglichst so, dass es mit wenig Wärmeverlust auch in mehreren Kilometern Entfernung ankommt. Denn: Je höher die Wärmeverluste sind, desto mehr Energie muss eingesetzt werden, um die Fernwärme zu erzeugen, was sich negativ auf den CO₂-Fußabdruck und die Kosten auswirkt.

Der Wassertransport gelingt mit Hilfe des so genannten Wärmenetzes, ein Rohrleitungsnetz, das als geschlossener Kreislauf angelegt ist. Das System transportiert das heiße Wasser zum Gebäude. Dort entzieht ein Wärmetauscher dem Wasser die Wärme, das Wasser bleibt jedoch in der Leitung. Nun fließt das abgekühlte Wasser über den Rücklauf zurück zum Heizkraftwerk und wird erneut erhitzt.

Das Rohrsystem wird zumeist unter der Erde verlegt, in manchen Fällen bietet sich, beispielsweise aufgrund von baulichen Hindernissen, eine oberirdische Verlegung an. In jedem Fall ist die Isolierung des Rohres nötig, um Wärmeverluste während des Transports zu vermeiden.

Zum Einsatz kommen beinahe ausschließlich vorisolierte Rohre. Das heißt: Bereits beim Hersteller wird die Wärmedämmung am Rohr angebracht, auf der Baustelle erfolgt lediglich die Verbindung des Systems. Damit wird zum einen Zeit auf der Baustelle gespart, zum anderen bleibt die Qualität der Dämmung gleichbleibend hoch. Bewährt haben sich Isolierungen aus Polyurethanschaum (PUR). Polyurethan besitzt sehr gute Dämmeigenschaften und hat im Vergleich zu anderen Dämmmaterialien wie zum Beispiel Mineralwolle eine geringe Wärmeleitfähigkeit (Lambdawert 0,022 - 0,029 W/mK). Als Mediumrohre kommen für Fernwärmeleitungen in der Regel Systeme aus Kunststoff oder Stahl zum Einsatz. Im Gegensatz zu Metall haben Kunststoffrohre den Vorteil, dass sie nicht korrodieren. Das leichte Gewicht ist ebenfalls ein Pluspunkt und erleichtert die Montage auf der Baustelle. Kunststoffrohre bieten zudem sehr gute Wärmedämmeigenschaften, die den Wärme- oder Kälteverlust im Transport minimieren. Sie punkten außerdem in Sachen Nachhaltigkeit: Sie sind 100% recycelbar und haben eine mehr als 50 % bessere CO₂-Bilanz als metallische Systeme.

Fernwärme im Einsatz: Projekt Gateshead

Wie mit Fernwärme Energiekosten gesenkt und Kohlendioxid eingespart wird, zeigt das Energiezentrum Gateshead in England. Hier wurde das bestehende Wärmenetz erweitert, so dass 5000 Haushalte mit kostengünstigem Strom versorgt werden können. Statt auf eine Verrohrung mit Stahl setzte die Stadt Gateshead bei der Erweiterung der Fernwärmeleitung auf Rohre aus dem Kunststoff Polypropylen. Dadurch erzielte sie eine geschätzte Kosteneinsparung von rund 460 Euro pro Meter installierter Rohrleitung. Lesen Sie hier mehr dazu.  

Fazit

Fernwärme ist ein wichtiges Zukunftsthema, das die Wärmewende vorantreibt. Ebenso wichtig wie die Produktion der Wärme im Heizkraftwerk ist die Verteilung des heißen Wassers über ein wärmegedämmtes Rohrsystem. Denn nur durch die Auswahl des passenden Systems kann Fernwärme effizient betrieben werden.