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23.10.2018 | Energienutzung | Im Fokus | Onlineartikel

Kalte Wärmenetze auch für Mehrfamilienhäuser geeignet

Autor:
Frank Urbansky

Kalte Wärmenetze kommen bisher dort zum Einsatz, wo es viele anzuschließende Gebäude mit geringem Wärmebedarf gibt, wie Einfamilienhäuser. Das System kann jedoch auch größere Einheiten versorgen.


Kalte Wärmenetze sind in ländlichen Regionen eine Option für eine netzgebundene Wärmeversorgung. "Ein kaltes Nahwärmenetz […] erlaubt die Einspeisung verschiedener Energiequellen, wie z. B. Geothermie, Rücklauf-Fernwärme, Abwärme aus Industrie oder Solarthermie. Die Wärme wird dann bei vergleichsweise geringen Temperaturen in einem Nahwärmenetz gespeichert. Mittels Wärmepumpe wird diese in Gebäuden aus dem Netz entnommen und auf das benötigte Energieniveau "gepumpt"," beschreiben im Buchkapitel Bedeutung der Oberflächennahen Geothermie für Immobilien die Springer Spektrum-Autoren Björn-Martin Kurzrock und Tillman Gauer das Funktionsprinzip. 

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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Bedeutung der Oberflächennahen Geothermie für Immobilien

Oberflächennahe Geothermie bietet interessante Potenziale zur Wärmeversorgung von Immobilien mit Erneuerbarer Energie und kann einen wichtigen Beitrag zur Energiewende in Deutschland leisten. Die Potenziale und technischen Möglichkeiten, insbesondere beim Einsatz in Wohngebäuden und Wohnquartieren, werden in diesem Beitrag beleuchtet. 


Der Vorteil ist klar: Die Wärmemengen, die etwa von einer Umgebungstemperatur im Netz von 10 °C auf 60 °C für Trinkwarmwasser und 35 °C für Flächenheizsystemen aufgepumpt werden müssen, sind in kleineren Wohnhäusern eben geringer. Auch der Bedarf an elektrischer Energie dafür, deren Preis ja um den Faktor 4 bis 5 über dem von Wärme bezogen auf die Kilowattstunde liegt, fällt niedriger aus.

Vorwärmung mittels BHKW

Es geht aber auch anders. Kalte Wärmnetze werden meist mittels Blockheizkraftwerken (BHKW) und Solarthermie auf bis zu 30 °C vorgewärmt. Das wiederum senkt den Bedarf an Wärmepumpenstrom. Daraus ergeben sich mehrere Vorteile: Durch das kalte Volumen im System sind höhere Laufzeiten der BHKW bedingt, was wiederum deren Effizienz erhöht. Solarthermie funktioniert auch im Winter. Die Netzverluste bleiben aber selbst bei 30 °C äußerst gering – im Vergleich zu herkömmlichen Wärmenetzen mit Systemtemperaturen zwischen 90 und 110 °C. Die Vorlauftemperaturen im Netz sind also schon fast ideal an die Vorlauftemperatur von Flächenheizungen angepasst.

Genau dieses System eignet sich auch für Wohngebäude mit mehreren Wohneinheiten. Allerdings wird hier die Trinkwassererwärmung nicht mittels der Wärmepumpe sichergestellt, sondern mit dezentralen Frischwasserstationen. Bei diesen wird bedarfsgenau die benötigte Menge Trinkwarmwasser mittels elektrischer Direktheizung von 30 °C auf 60 °C aufgeheizt. Das wiederum reduziert die Zirkulationsverluste gegenüber einer Lösung mit zentraler Warmwasserbereitung drastisch.
Ein Aufheizen mittels Wärmepumpe wäre in diesem Falle zudem weniger effizient. Denn die aufzuheizenden Mengen sind zu gering. Messwerte über drei Jahre in einem Haus mit 33 Wohneinheiten ergaben einen maximalen Trinkwasserdurchfluss von lediglich 27 Litern je Minute. Das war je Wohneinheit nicht mal ein Liter. Der Gleichzeitigkeitsfaktor lag bei lediglich 0,09. Nach DIN 4708 hätte er für dieses Objekt das Doppelte betragen dürfen. 

Im Winter effizient

Auch im Winter kann das System sehr effizient gefahren werden, denn dann sind dank BHKW Vorlauftemperaturen von 60 °C im Netz möglich. Doch diese wären lediglich bei Häusern ohne Flächenheizung nötig – und die finden sich fast nur noch im Bestand. Deren Ausrüstung mit einem Wärmenetz wäre jedoch wenig zielführend, da das Netz extra installiert werden müsste. Deswegen eignet sich diese Lösung vor allem für Neubau-Quartiere.

Doch nicht nur im Kleinen, sondern auch im volkswirtschaftlich Großen ist die Absenkung der Vorlauftemperaturen in Wärmenetzen ein Thema. "Als vierter Meilenstein steht die Reduzierung der Systemtemperatur in den Fernwärmenetzen auf unter 80 °C im Fokus. Dadurch können die derzeit dominanten fossilen Energieträger Erdgas und Steinkohle durch zentrale große Elektrowärmepumpen, Solarthermie-Anlagen sowie Groß-KWK jeweils primär auf Basis erneuerbarer Energien ersetzt werden", beschreiben dies auf Seite 147 ihres Buchkapitels Speicherbedarf in der Wärmeversorgung die Springer Vieweg-Autoren Michael Sterner, Fabian Eckert, Norman Gerhardt, Hans-Martin Henning und Andreas Palzer.

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