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Abwasserwärme

Die Nutzungspotenziale von Abwasserkanälen für die Wärmeversorgung von Gebäuden oder als Wärmequelle für die leitungsgebundene Wärmeversorgung sind gerade in urbanen Räumen groß. In der Analyse werden Möglichkeiten aufgezeigt, den Informationszugang insbesondere für Dritte zu verbessern. Das umfasst Anspruchsregelungen in den Informationsfreiheitsgesetzen der Länder. Duldungsansprüche bzw. Gestattungen für die Abwasserwärmenutzung können die Abwasserwärmenutzung erleichtern. Das Papier schließt mit Handlungsempfehlungen für Bund, Länder und Kommunen. Veröffentlicht in Fact Sheet.

Abwasserwärme

Die Nutzungspotenziale von Abwasserkanälen für die Wärmeversorgung von Gebäuden oder als Wärmequelle für die leitungsgebundene Wärmeversorgung sind gerade in urbanen Räumen groß. In der Analyse werden Möglichkeiten aufgezeigt, den Informationszugang insbesondere für Dritte zu verbessern. Das umfasst Anspruchsregelungen in den Informationsfreiheitsgesetzen der Länder. Duldungsansprüche bzw. Gestattungen für die Abwasserwärmenutzung können die Abwasserwärmenutzung erleichtern. Das Papier schließt mit Handlungsempfehlungen für Bund, Länder und Kommunen. Quelle: https://www.umweltbundesamt.de/

Wärmepumpensysteme in Bestandsgebäuden

Die Untersuchung beschreibt die technischen und wirtschaftlichen Vorteile, Folgen und Grenzen des breiten Wärmepumpeneinsatzes aus einzelwirtschaftlicher wie aus Energiesystem-Perspektive. Hierzu werden zunächst Wärmepumpensysteme in Bestandsgebäuden detailliert und zeitlich hoch aufgelöst simuliert, bevor Ableitungen und Politikempfehlungen formuliert werden. Eine nicht repräsentative Online-Umfrage zu Wärmepumpen gibt Einblick in Einstellungen zu Wärmepumpen, wichtige Informationskanäle und zusätzlichen Informationsbedarf. Innovative Finanzierungs- und Förderinstrumente können privaten Haushalten ohne ausreichend finanzielle Rücklagen Investitionen in energetische Sanierungen ermöglichen.

Heizungstausch

Heizungstausch: Mehr Klimaschutz mit einer neuen Heizung Ein vom Fachbetrieb durchgeführter hydraulischer Abgleich ist immer sinnvoll, sowohl bei neuen Heizungsanlagen als auch bei Bestandsheizungen. Was Sie beim Wechsel Ihrer Heizung beachten sollten Gas- und Ölkessel sind Auslaufmodelle. Prüfen und planen Sie möglichst bald den Umstieg. Steigen Sie auf zukunftssichere Heizarten um: Wärmepumpe, Fernwärme und Solarthermie. Eine Holzheizung sollten Sie nur in Ausnahmefällen in Erwägung ziehen. Optimieren Sie die Heizung als Gesamtsystem. Kontrollieren Sie regelmäßig den Energieverbrauch. Gewusst wie Die Heizung ist der mit Abstand größte Erzeuger von CO 2 -Emissionen im Haushalt. Durch Effizienzmaßnahmen am Gebäude und Modernisierung der Heizungstechnik können Sie ganz erheblich ⁠Klima⁠ und Umwelt schützen. Gleichzeitig senken Sie damit die Heizkosten. Der CO₂-Preis im Nationalen bzw. Europäischen Emissionshandel wird zudem fossile Brennstoffe nach und nach spürbar verteuern: Schätzungen zufolge ist 2030 mit bis zu 200-400 Euro pro Tonne CO 2 (Realpreis 2022 ohne Inflation) zu rechnen, was Erdgas um 4-8 Cent/kWh und Heizöl um 5-10 Cent/kWh teurer machen wird (siehe Quellen unten). Zu erneuerbaren Energien zu wechseln wird dadurch immer attraktiver. Biomethan oder Wasserstoff sind aufgrund hoher Kosten und begrenzter Verfügbarkeit keine empfehlenswerte Lösung. Prüfen und planen Sie den Umstieg: Gas- und Ölheizungen sind Auslaufmodelle. Wichtig ist, eine Lösung zu haben, bevor die alte Heizung kaputt geht. Beginnen Sie deshalb lieber heute als morgen mit den Überlegungen und Planungen für den Heizungstausch. Energieverbrauch der Heizung prüfen: Seit 2016 erhalten alte Gas- und Öl-Heizkessel im Gebäudebestand eine Energieverbrauchskennzeichnung . Heizkessel der Klassen C und D verschwenden Energie und sollten bald erneuert werden. Mit dem Etikett können Sie die Effizienzklasse Ihres jetzigen Heizkessels mit der eines neuen Heizgerätes vergleichen: Heizungen mit erneuerbaren Energien liegen in den Klassen A+ bis A+++. Sie können die Effizienzklasse auch mit einem Online-Rechner ermitteln, wenn Ihr Heizkessel noch kein Etikett erhalten hat. Vielfalt und Systematik der Energieverbrauchskennzeichnung für Heizgeräte Quelle: Umweltbundesamt Energieverbrauchskennzeichnung für Gas- oder Ölkessel Quelle: Europäische Kommission Energieverbrauchskennzeichnung Gas- oder Ölkessel, die Raumwärme und Warmwasser bereiten Quelle: Europäische Kommission Energieverbrauchskennzeichnung für Niedertemperatur-Wärmepumpen (ohne Warmwasserbereitung) Quelle: Europäische Kommission Effizienzklassen von Heizgeräten als Produkt Quelle: Umweltbundesamt Der Installateur oder der Hersteller muss für Verbundanlagen die Effizienzklasse angeben. Quelle: Umweltbundesamt Energieverbrauchskennzeichnung für Verbundanlagen Quelle: Europäische Kommission Effizienzklassen von Heizgeräten als Verbundanlage Quelle: Umweltbundesamt Zeitplan für Ökodesign und Energieverbrauchskennzeichnung für Heizgeräte und Warmwasserbereiter Quelle: Umweltbundesamt Zeitplan als PDF-Datei Verbrauchscheck machen: Mit Hilfe von Internet-Ratgebern können Sie sich einen Überblick verschaffen, ob der Energieverbrauch Ihres Hauses oder Ihrer Heizung zu hoch ist. Der HeizCheck schätzt ein, wieviel Energie Sie sparen können. Sie benötigen dafür nur wenige Angaben zum Gebäude und die letzte Abrechnung des Energieversorgers. Mit dem ModernisierungsCheck können Sie ermitteln, wie schnell sich zum Beispiel die Erneuerung Ihrer Heizung auszahlt. Individuelle Energieberatung nutzen: Um herauszufinden, mit welchen Maßnahmen und Maßnahmenpaketen Sie wie viel Energie und Energiekosten einsparen können, empfiehlt sich eine individuelle Energieberatung durch qualifizierte Berater*innen. Für eine geringe Kostenbeteiligung (höchstens 30 Euro) bieten z. B. die Verbraucherzentralen unkomplizierte und professionelle Energieberatungen an. Der Individuelle Sanierungsfahrplan ist eine Variante der Energieberatung, die vom Staat zu einem sehr großen Anteil gefördert wird. Sie zeigt Ihnen, wie Ihr Haus in mehreren Schritten fit für das Heizen mit erneuerbaren Energien wird. Überblick über alle Maßnahmenpakete bei der Schritt-für-Schritt-Sanierung Heizarten Zukunftssichere Wärmepumpen: Wärmepumpen holen Umgebungswärme ins Haus, um damit zu heizen. Die Klimabilanz einer Wärmepumpe ist schon heute gut und wird immer besser, je mehr Strom aus erneuerbaren Energien stammt. Am häufigsten wird Umgebungsluft als Wärmequelle genutzt. Daneben lassen Wärmequellen wie Erdwärme, Abluft, Abwasserwärme oder Eisspeicher eine Wärmepumpe effizienter arbeiten. Wärmepumpen sind nicht nur in Neubauten, sondern auch in vielen Bestandsgebäuden effizient einsetzbar: Oft ist es ausreichend, größere oder zusätzliche Heizkörper zu installieren. Eine Flächenheizung oder umfassende Sanierung ist in Bestandsgebäuden keine zwingende Voraussetzung für eine Wärmepumpe. Solange ein Bestandsgebäude noch nicht von einer Wärmepumpe allein beheizt werden kann, ist eine Hybridheizung eine Lösung, bei der eine Wärmepumpe die meiste Zeit des Jahres die Wärmeversorgung übernimmt und nur an besonders kalten Tagen ein (Spitzenlast-)Heizkessel zusätzliche Wärme liefert. Weitere Infos finden Sie in unserem Umwelttipp Wärmepumpe . Mit Fernwärme komfortabel heizen: Der Anschluss an Fernwärme oder Nahwärme ist eine ökologisch sinnvolle Option, selbst wenn das Wärmenetz momentan noch nicht vollständig erneuerbare Energien nutzt. Die Energie der Sonne nutzen: Solarthermie nutzt die Sonnenstrahlung, um zur Trinkwassererwärmung oder zum Beheizen der Wohnräume beizutragen. Sie verringert auf diese Weise den Energieeinsatz der Hauptheizung. Ökologisch sinnvoll ist das vor allem bei Heizungen, die Öl, Gas oder Holz verbrennen. Es kommen auch photovoltaisch-thermische Kollektoren (PVT) in Frage, die sowohl Wärme als auch Strom vom Dach erzeugen.  Weitere Infos finden Sie in unserem Umwelttipp Sonnenkollektoren . Holzheizungen nur im Ausnahmefall: Von Holzheizungen rät das ⁠UBA⁠ aus Gründen des Umwelt-, Gesundheits- und Ressourcenschutzes ab. Sollte dennoch Holz z. B. als Ersatz einer schlechteren Bestandsholzheizung eingesetzt werden, dann möglichst in effizienten und emissionsarmen Feuerungsanlagen. Ziel muss ein insgesamt verminderter Holzeinsatz sein. Für ein Bestandsgebäude zeigt ein individueller Sanierungsfahrplan einen Weg, wie das Haus mittelfristig ohne Brennstoffe beheizt werden kann (siehe oben). Weitere Infos finden Sie in unseren Umwelttipps Pelletkessel , Pelletofen und Kaminofen . Was Sie noch tun können Heizung als Gesamtsystem optimieren: Damit eine neue Heizung möglichst effizient funktioniert, muss das ganze System optimal eingestellt und aufeinander abgestimmt sein: Wärmeerzeuger, Heizflächen, Thermostatventile, Pumpen- und Reglereinstellungen. Eine solche "Heizungsoptimierung" lohnt sich auch bei bestehenden Heizkesseln. Nur unter dieser Voraussetzung arbeiten Brennwertkessel auch tatsächlich im Brennwertbetrieb (d.h. der Wasserdampf im Abgas wird abgekühlt und fällt als Kondensat an). Auch bei Wärmepumpen und Solaranlagen ist ein effizienter Betrieb kein Selbstläufer. Beauftragen Sie deshalb beim Heizungstausch eine "Heizungsoptimierung", damit sich die erwartete Energieeinsparung auch tatsächlich einstellt. Dazu gehören ein hydraulischer Abgleich mit raumweiser Berechnung der Heizlast, der Einbau einer effizienten Heizungspumpe , die Dämmung von Rohrleitungen, der Austausch zu kleiner Heizkörper und die korrekte Einstellung der Heizungsregelung. Eine Heizungsoptimierung lohnt sich auch ohne Heizungstausch – und wird staatlich gefördert . Kontrollieren Sie regelmäßig den Verbrauch ⁠ : Eine neue Heizung soll Energie und Heizkosten sparen. Ob sich diese Einsparungen auch tatsächlich einstellen, sollten Sie kontrollieren, indem Sie regelmäßig den Verbrauch der Heizung überwachen. Ein einfaches Hilfsmittel dafür ist das kostenlose Energiesparkonto . Bei erhöhten Verbräuchen sollten Sie den Ursachen auf den Grund gehen. Fehlerhaftes Lüften kommt ebenso wie fehlende Heizungsoptimierung hierfür in Frage. Weitere Infos finden Sie in unserem Umwelttipp Heizen, Raumtemperatur . An das ganze Haus denken: Eine Heizung kann nur so effizient arbeiten, wie es das zu beheizende Haus ermöglicht. Schon kleine Maßnahmen wie die Dämmung der obersten Geschossdecke sparen Energie und rechnen sich schnell. Lassen Sie sich beraten, wie Sie ihr Haus sanieren können, entweder auf einmal zum Effizienzhaus oder schrittweise mit einem Individuellen Sanierungsfahrplan . Sowohl die Beratung als auch die Sanierungsmaßnahmen werden staatlich gefördert. Förderung beantragen: Wer seine Heizung austauschen oder optimieren möchte, kann von zahlreichen Fördermöglichkeiten profitieren. Am geläufigsten ist die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG). Darüber hinaus gibt es noch weitere, teilweise regionale Programme. Welche Förderprogramme für Sie in Frage kommen, können Sie in einem Online-Ratgeber ermitteln. Hintergrund Umweltsituation: Gut 35 Prozent der Energie werden in Deutschland eingesetzt, um Gebäude zu beheizen. Das verursacht rund 25 Prozent der CO 2 -Emissionen. Die Heizung verbraucht im Haushalt am meisten Energie und verursacht damit mit Abstand die größte Menge an CO₂. Der Wechsel zu einer Heizungsanlage mit erneuerbaren Energien ist nicht nur umweltfreundlich und macht unabhängig von fossilen Energieträgern, sondern kann auch Heizkosten sparen. Ölheizungen emittieren am meisten CO₂ und sollten deshalb möglichst schnell ersetzt werden. Auch Gasheizungen bieten keine langfristige Perspektive: Konventionelles Erdgas belastet das ⁠Klima⁠, und Wasserstoff oder Methan aus erneuerbaren Energien sind noch nicht am Markt verfügbar. Wenn es einmal soweit ist, werden sie teure und ineffiziente Brennstoffe sein, weil für ihre Produktion ein Vielfaches an Strom aus erneuerbaren Energien produziert werden muss, als wenn man mit einer Wärmepumpe heizt. Gesetzeslage: Das Klimaschutzgesetz gibt vor, dass Deutschland 2045 netto keine Treibhausgasemissionen mehr verursachen darf – was auch für Gebäude und ihre Heizungen gilt. Das Brennstoffemissionshandelsgesetz hat den CO₂-Preis im Nationalen Emissionshandel eingeführt, was Erdgas und Heizöl nach und nach immer teurer machen wird. Zudem wird das Gesetz die zulässigen Emissionsmengen begrenzen. Das macht es immer attraktiver, zu erneuerbaren Energien zu wechseln und das Haus zu sanieren. Auch wenn sie heute kurzfristig noch billiger erscheinen: Gas- und Ölheizungen sind Techniken von gestern. Das Gebäudeenergiegesetz schreibt nach seiner Änderung im Herbst 2023 vor, dass neue Heizungen mindestens 65 Prozent erneuerbare Energien nutzen müssen. Die Anforderungen gelten in Bestandsgebäuden ab 1.7.2026 in Gemeinden mit mehr als 100.000 Einwohnern und ab 1.7.2028 in kleineren Gemeinden. Danach darf übergangsweise noch eine Heizung ohne erneuerbare Energien eingebaut werden; diese muss dann innerhalb von 5 Jahren mit erneuerbaren Energien nachgerüstet oder durch eine passende Heizung ersetzt werden. Unsere Grafik zeigt die Zeitpunkte, ab wann die Anforderungen für Ihre neue Heizung gelten, und welche Optionen in Frage kommen: Nach und nach werden wir mit mehr erneuerbaren Energien heizen. Das ist gut für das Klima und auch für Ihren Geldbeutel. Unser Entscheidungsbaum hilft Ihnen durch die Paragraphen des neuen Gebäudeenergiegesetzes, die seit dem 1.1.2024 gelten. (Stand: 10/2024) Das Wärmeplanungsgesetz soll Gemeinden verpflichten, bis Mitte 2026 bzw. 2028 eine kommunale Wärmeplanung zu erstellen. Daraus soll dann hervorgehen, in welchen Gemeindegebieten ein Wärmenetz erweitert oder gebaut wird oder ob ein Wasserstoffnetz errichtet werden soll. Marktbeobachtung: Fast 80 Prozent der Gebäude heizen mit Gas oder Öl. In Deutschland sind etwa 40 Prozent der Gas- und Ölheizungen älter als 20 Jahre. Heizungen erreichen nach 15 bis 20 Jahren das Ende ihrer zu erwartenden Lebensdauer und sind dann technisch veraltet. Damit die Gebäude treibhausgasneutral werden, müssen sie sowohl weniger Energie verbrauchen als auch mit erneuerbaren Energien beheizt werden. Der Marktanteil von Heizungen mit erneuerbaren Energien wächst stetig. Fast jede vierte neu eingebaute Heizung war zuletzt eine Wärmepumpe. Heizen mit erneuerbaren Energien wirkt: Immer mehr Wärme stammt aus erneuerbaren Energien und vermeidet THG-Emissionen . Marktentwicklung Wärmeerzeuger Quelle: Bundesindustrieverband Deutschland Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Absatz von Wärmepumpen, Marktanteil von Heizungswärmepumpen Quelle: Bundesverband Wärmepumpe / Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Jährliche Neuinstallation von Solarwärmeanlagen Quelle: Bundesverband Solarwirtschaft Diagramm als PDF Diagramm als Excel mit Daten Wärmeverbrauch aus erneuerbaren Energien Quelle: AGEE-Stat / Umweltbundesamt Entwicklung des Wärmeverbrauchs aus erneuerbaren Energien Quelle: AGEE-Stat / Umweltbundesamt CO₂-Emissionen der privaten Haushalte: Komponentenzerlegung – Entwicklung gegenüber 1990 Quelle: Umweltbundesamt Quellen: ⁠ BMWK ⁠: Energieeffizienz in Zahlen 2022 Dena: Dena-Gebäudereport 2023 MCC Berlin (2023): Arbeitspapier "Systematische Verteilungsanalyse zur Wärmewende: Welche Haushalte tragen die Kosten und wie kann die Entlastung aussehen?" IfW Kiel (2023): Mögliche Effizienzgewinne durch die Einführung eines länderübergreifenden Emissionshandels für den Gebäude- und Straßenverkehrssektor in der Europäischen Union

Wie Wärmepumpen in Bestandsgebäuden effizienter arbeiten

Wie Wärmepumpen in Bestandsgebäuden effizienter arbeiten Wärmepumpen können auch in nicht optimal gedämmten Bestandsgebäuden effizient arbeiten. Eine UBA-Studie zeigt, welche Maßnahmen hierfür nötig sind, etwa größere Heizkörper, eine effizientere Wärmepumpe oder die Nutzung des Erdreichs statt Umgebungsluft als Wärmequelle. Werden Wärmepumpen besonders effizient betrieben, entlastet dies auch das deutsche Stromsystem. Im Rahmen ihrer 2022 gestarteten Wärmepumpen-Offensive strebt die Bundesregierung an, dass in Deutschland jährlich über 500.000 Wärmepumpen installiert werden. 2023 waren es bereits 356.000 Stück. Insgesamt soll der Bestand an Wärmepumpen von derzeit rund 2 Millionen bis zum Jahr 2030 auf über sechs Millionen Wärmepumpen steigen, zu einem großen Teil in Bestandsgebäuden. Ziel der UBA-Studie „Wärmepumpensysteme in Bestandsgebäuden“ war, die technischen und wirtschaftlichen Vorteile, Folgen und Grenzen des breiten Wärmepumpeneinsatzes aus einzelwirtschaftlicher wie aus Energiesystem-Perspektive zu beschreiben. Hierzu wurden Wärmepumpensysteme in Bestandsgebäuden detailliert und zeitlich hoch aufgelöst simuliert. Der Schwerpunkt lag auf Einfamilienhäusern. Die Simulationen des Projektes zeigten Effizienzpotenziale bei Wärmepumpen in einem durchschnittlichen Einfamilienhaus: Größer dimensionierte Heizkörper können die ⁠ Jahresarbeitszahl ⁠ (⁠ JAZ ⁠) um 17 Prozent erhöhen und den Stromverbrauch entsprechend senken. Ein effizienteres Wärmepumpen-Gerät erhöht die JAZ um zehn Prozent, der Umstieg auf das Erdreich statt Umgebungsluft als Wärmequelle sogar um über 30 Prozent. Eine eventuell vorhandene Zirkulationsleitung für warmes Trinkwasser sollte im Einfamilienhaus stillgelegt werden, weil sie die Effizienz einer Wärmepumpe verringert. Diese Effizienzgewinne würden sich nicht nur positiv auf die Wirtschaftlichkeit des Wärmepumpeneinsatzes in einem Einfamilienhaus auswirken, sondern auch auf die Stromversorgung in Deutschland: Untersuchungen mit einem vereinfachten Stromsystemmodell zeigten, dass zum Beispiel der flächendeckende Einsatz besonders effizienter Wärmepumpen die Spitzenlast im Jahr 2030 um 2 Gigawatt und 2040 um 6 Gigawatt reduzieren würden – das entspricht zehn (2030) und 30 (2040) Gasturbinen-Kraftwerken  bzw. der Stromproduktion von 1.500 Windkraftanlagen für den Betrieb dieser Spitzenlast-Kraftwerke mit Wasserstoff. Hybridwärmepumpen, bei denen an besonders kalten Tagen eine Gas- oder Ölheizung einspringt, können in unsanierten Häusern übergangsweise bis etwa 2030 das deutsche Stromsystem entlasten, solange die Stromspitzenlast noch mit fossilen Energieträgern gedeckt wird. Die Studie empfiehlt, die Rahmenbedingungen für den weiteren Wärmepumpen-Hochlauf noch besser zu gestalten, und leitet Politikempfehlungen ab.  Einige Beispiele: Ökodesign-Vorschriften und Förderkriterien können zu einem größeren Marktangebot an effizienteren Wärmepumpen führen. Ertragreichere Wärmequellen als Umgebungsluft würden häufiger genutzt, wenn die Fördersätze attraktiver sind und Hemmnisse abgebaut werden. Einfach anwendbare Tools für die raumweise Heizlastberechnung oder zur Unterstützung des hydraulischen Abgleichs können es einfacher machen, die Temperaturen des Heizungssystems abzusenken (z.B. durch größere Heizkörper) und Wärmepumpen effizienter zu betreiben. Die Entwicklung herstellerübergreifender Standard-Installationsschemata kann die Fehleranfälligkeit bei der Installation verringern. Mit einer klassifizierenden Energieeffizienz-Anzeige (z.B. als Ampel) könnten Betreiber*innen leichter erkennen, wenn ihre Wärmepumpe nicht effizient genug arbeitet. Eine im Rahmen der Studie durchgeführte (nicht repräsentative) Online-Umfrage im Sommer 2023 mit rund 680 auswertbaren Antworten ergab, dass viele Personen grundsätzlich positive Einstellungen zu Wärmepumpen hatten, aber Installationskosten und Strompreise für zu hoch halten und sich bessere Förderung wünschen. Zusätzliche Informationen wurden vor allem in Bezug auf die technische Eignung der Gebäude und die erforderlichen Bau- und Anpassungsmaßnahmen am Gebäude gewünscht. Im Anhang zum Abschlussbericht der Studie befindet sich ein Exkurs zu innovativen Finanzierungs- und Förderinstrumenten . Rund 1,2 Millionen Haushalten in Deutschland fehlen Rücklagen oder Kreditwürdigkeit, um Klimaschutzmaßnahmen am Gebäude finanzieren zu können. Für diese Zielgruppe hat die Deutsche Unternehmensinitiative Energieeffizienz e. V. (Deneff) innovative Finanzierungsinstrumente entwickelt . Diese können die Hemmschwelle für Klimaschutzmaßnahmen senken, weil sie den nach Förderung verbleibenden Finanzbedarf abdecken. Die Berechnungen zeigen am Beispiel einer Heizungserneuerung mit Wärmepumpe, dass eine Finanzierbarkeit unter der Prämisse gleichbleibender Wohnkosten ohne Förderung zwar nur bei sehr geringen Zinssätzen sowie langen Laufzeiten erreicht werden kann, aber schon eine geringe Förderquote von 10 Prozent nennenswerte Spielräume schaffen kann. Kern dieser Finanzierungsinstrumente ist eine Absicherung durch eine Bundesbürgschaft für etwaige Rückzahlungsausfälle Darüber hinaus wurden in diesem Projekt folgende Fragestellungen untersucht und in separaten Papieren veröffentlicht (siehe „Publikationen“): Realitätsnahe Berechnung des Energiebedarfs Lösungsoptionen für Wärmepumpen in Bestandsgebäuden Der Umgang mit dem Wirtschaftlichkeitsgrundsatz in der Novelle zum GEG 2023 Abwasserwärme Trinkwarmwasserkonzepte für Gebäude mit einer Wärmepumpenheizung

Erneuerbare Wärme

Umweltwärme und Wärmepumpen Abwärme Solarthermie Photovoltaisch-Thermische (PVT) Module Oberflächennahe Geothermie Eisspeicher Biomasse Biogas / Bio-Methan Die neuen Generationen von Wärmenetzen ermöglichen es, Wärme aus der Umgebung für die Versorgung von Gebäuden nutzbar zu machen, die für konventionelle Wärmenetze der älteren Generationen nicht erschlossen werden konnte. Schlüsseltechnologie, um diese Wärmequellen zu nutzen, ist die Wärmepumpe. Das grundlegende Funktionsprinzip einer Wärmepumpe ähnelt einem Kühlschrank, nur, dass der thermodynamische Kreisprozess in die umgekehrte Richtung läuft. Während im Kühlschrank die Wärme aus dem Inneren abgeführt und an die Umgebung übertragen wird, entzieht die Wärmepumpe einer Wärmequelle Energie und hebt diese, angetrieben meist durch Elektrizität, auf ein höheres Temperaturniveau, sodass sie zum Heizen genutzt werden kann. Die Wärmepumpe besteht aus einem geschlossenen Kreislauf, in dem ein Kältemittel zirkuliert und einen thermodynamischen Kreisprozess durchläuft. Die wesentlichen Komponenten einer Wärmepumpe sind Verdampfer, Verdichter, Kondensator und Drosselventil. Der Verdampfer ist ein Wärmeübertrager, in dem die Wärme der externen Wärmequelle an das Kältemittel in der Wärmepumpe übergeht, wodurch dieses verdampft. Durch den Verdichter wird der Druck des nun gasförmigen Kältemittels erhöht. Dadurch kommt es auch zu einer Erhöhung der Temperatur des Kältemittels. Diese muss oberhalb der zu erreichenden Heiztemperatur liegen, damit es im Kondensator, einem weiteren Wärmeübertrager, zur Abgabe der Wärme an das Heizwasser kommt. Durch die Wärmeabgabe kondensiert das Kältemittel im Kondensator und liegt wieder flüssig vor. Der Kondensator wird daher auch oft als Verflüssiger bezeichnet. Das Drosselventil reduziert den Druck des Kältemittels, wodurch die Temperatur weiter abfällt und der Kreisprozess mit Wiedereintritt in den Verdampfer von vorn beginnen kann. Zu den möglichen Wärmequellen zählen unter anderem Außenluft, Oberflächengewässer und Grundwasser sowie die oberen Schichten des Erdreichs (oberflächennahe Geothermie). Entsprechend kommen folgende Wärmepumpen-Typen zum Einsatz: Luft-Wasser-WP; Außenluft oder Abluft einer technischen Anlage Sole-Wasser-WP; Erdkollektoren und -sonden, PVT, Eisspeicher, etc Wasser-Wasser-WP; Grundwasser, Flusswasser, Abwasser, Kühlwasser Weiterführende Informationen Umweltbundesamt Bundesverband Wärmepumpe zur grundlegenden Funktionsweise von Wärmepumpen Bundesverband Wärmepumpe zur Rolle von Wärmepumpen in Nah- und Fernwärmenetzen Abwärme ist Wärme, die als Nebenprodukt in einem Prozess entsteht, dessen Hauptziel die Erzeugung eines Produktes, die Erbringung einer Dienstleistung oder eine Energieumwandlung ist, und ungenutzt an die Umwelt abgeführt werden müsste . Kann die Abwärme nicht durch eine Optimierung der Prozesse, bei denen sie entsteht, vermieden werden, wird sie als unvermeidbare Abwärme bezeichnet. Aus Effizienzgründen sollte eine hierarchisierte Verwendung mit Abwärme angestrebt werden: 1. Verfahrensoptimierung/ Vermeidung, 2. prozess- bzw. anlageninterne Nutzung, 3. betriebsinterne Nutzung, 4. außerbetriebliche Nutzung. Je nach Temperaturniveau der Abwärme lässt sie sich für unterschiedliche Zwecke nutzen. Abwärme kann bei ausreichend hohen Temperaturen direkt in Fern- und Nahwärmenetze eingespeist werden oder über Wärmepumpen auf das benötigte Temperaturniveau angehoben werden. Bei niedrigen Temperaturen ist die Nutzung in LowEx- oder teilweise auch kalten Nahwärmenetzen möglich. Unvermeidbare und damit extern nutzbare Abwärme fällt typischerweise in Industrieprozessen an. Aber auch die Abwärme von Kälteanlagen, die beispielsweise zur Kühlung von Rechenzentren oder großer Büro- und anderer Nichtwohngebäude genutzt werden, lässt sich sinnvoll in Wärmenetzen nutzen. Abwasserwärme ist eine weitere übliche Abwärmequelle in urbanen Gebieten, die ganzjährig eine Temperatur zwischen etwa 12 °C und 20 °C aufweist. Sie eignet sich daher besonders für die Nutzung als Wärmequelle für Wärmepumpen oder in kalten Netzen. Eine Herausforderung bei der Nutzung von unvermeidbarer Abwärme können Schwankungen im Wärmeangebot sein. So fällt Abwärme von Kälteanlagen zur Büroklimatisierung hauptsächlich im Sommer an und auch Abwärme aus Industrieprozessen kann z.B. bedingt durch Produktionszyklen volatil sein. Hier ist in der Detailplanung des Nahwärmenetzes darauf zu achten, dass ein unregelmäßiges Abwärmeangebot durch entsprechende Speicher oder andere, regenerative Quellen ausgeglichen werden kann. Weiterführende Informationen Informationen rund um Abwasserwärme der Berliner Wasserbetriebe Analyse zum Abwärmepotenzial der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt Die Einstrahlung der Sonne kann zur direkten Erwärmung eines Wärmeträgermediums genutzt werden. Diese Umwandlung von Sonnenenergie in thermische Energie über Kollektoren wird Solarthermie genannt. Dabei kommen hauptsächlich Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren zum Einsatz. Bei Flachkollektoren sind Kupferrohre in eine verglaste Absorberebene eingelassen. Vakuumröhrenkollektoren zeichnen sich durch einzelne, parallele und vakuumierte Glasröhren aus, in denen das Heizrohr mit Absorber verläuft. In den Kollektoren strömt in der Regel ein Wasser-Glykol-Gemisch, auch Sole, Solarflüssigkeit oder Wärmeträgerflüssigkeit genannt. Das beigemischte Glykol dient als Frostschutz, um bei geringer Einstrahlung und Außentemperatur ein Einfrieren im Winter zu verhindern. Mit Vakuumröhrenkollektoren können höhere Temperaturen und damit höhere Erträge pro Kollektorfläche erzielt werden. Besondere Bauformen besitzen auch Parabolspiegel, die das Sonnenlicht stärker auf die Absorber konzentrieren. Auch Systeme, die Wasser statt Sole führen, werden eingesetzt. Der Vorteil besteht in der höheren Wärmekapazität von Wasser gegenüber Sole, wodurch höhere Erträge und Temperaturen erzielt werden können. In wasserführenden Systemen findet im Winter bei fehlender Einstrahlung in regelmäßigen Abständen eine Zwangsumwälzung des Wassers statt, wodurch ein Einfrieren des Wärmeträgermediums in den Rohren vermieden wird. Mit einem Jahresertrag pro benötigte Grundfläche von 150 kWhth/(m²*a), ist die durchschnittliche Flächeneffizienz von ST-Anlagen beispielsweise um den Faktor 30 höher als die von Biomasseheizwerken bei der Verwendung von Holz aus Kurzumtriebsplantagen. In den letzten Jahren werden Solarthermie-Projekte zur Einspeisung in großstädtische Wärmenetze verstärkt umgesetzt. Bei der Einbindung von Solarthermischen Anlagen in Wärmenetze bietet sich sowohl die zentrale als auch die dezentrale Variante an. Zentrale Systeme speisen am Standort des Hauptwärmeerzeugers oft in einen vorhandenen Wärmespeicher ein. Dazu wird die Wärme von der Anlage über ein separates Rohrsystem zu der Heizzentrale geführt. Zu beachten: Im Sommer kann eine solarthermische Anlage die Deckung der gesamten Wärmelast übernehmen und je nach Auslegung auch einen Wärmespeicher füllen. Im Winter wird in der Regel ein weiterer Wärmeerzeuger eingesetzt, da Leistung und Wärmemenge aus der Solaranlage oft nicht ausreichen. Die Solarthermie kann in Wärmenetzen in Konkurrenz zu Grundlastquellen oder -Erzeugern stehen, z.B. Abwärme, Biomasse oder Blockheizkraftwerk (BHKW) und so den Bedarf an nötigem Wärmespeichervolumen erhöhen Eine Nutzung als Wärmequelle in kalten Netzen gestaltet sich schwierig, da die Sommertemperaturen zu hoch sind Weiterführende Informationen Solarthermie Wärmenetze PVT-Kollektoren sind ein Spezialfall der Sonnenenergienutzung. Sie kombinieren Photovoltaikzellen und solarthermische Kollektoren, um so Wärme und Strom in einem Modul zu erzeugen. Die verfügbare Dachfläche wird so optimal ausgenutzt. Die Kollektoren bestehen aus einem PV-Modul und einem rückseitig montiertem Wärmeübertrager. Dadurch, dass zeitgleich zur Stromerzeugung Wärme abgeführt wird, entsteht ein Kühleffekt, der zu einem höheren Stromertrag führt, da die Effizienz von PV-Modulen temperaturabhängig ist. PVT-Module gibt es in mehreren Varianten, die sich vor allem durch das Temperaturniveau der erzeugten Wärme unterscheiden. Für die Erzeugung hoher Temperaturen wird der Wärmeübertrager vollständig mit Wärmedämmung eingehaust. Dadurch geht jedoch der stromertragssteigernde Kühleffekt an den PV-Zellen verloren, sodass diese Module vor allem zur Erzeugung von Prozesswärme eingesetzt werden. Als Wärmequelle für Wärmepumpen in Nahwärmenetzen eignen sich daher vor allem ungedämmte sogenannte unabgedeckte PVT-Kollektoren, bei denen die Rohre des Wärmeübertragers mit zusätzlichen Leitblechen für einen Wärmeübergang aus der Luft optimiert sind. Diese liefern ganzjährig Energie, die beispielsweise direkt in ein kaltes Nahwärmenetz eingespeist werden kann. Weiterführende Informationen Informationen zu PVT-Modulen und Wärmepumpen im Rahmen des Forschungsprojektes integraTE Verwendung von PVT-Modulen im degewo Zukunftshaus In den oberen Erdschichten folgt die Bodentemperatur der Außenlufttemperatur. Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur an und ist ab ca. 15 m unter Gelände Oberkante nahezu konstant. Die Wärme aus dem Erdreich kann über verschiedene horizontale und vertikale Erdwärmeübertrager oder auch Grundwasserbrunnen gewonnen und als Wärmequelle für Wärmepumpen genutzt werden. Horizontale Erdwärmeübertrager werden Erdkollektoren genannt. Es handelt sich hierbei um Rohrregister, üblicherweise aus Kunststoff, die horizontal oder schräg, spiral-, schrauben- oder schneckenförmig in den oberen fünf Metern des Untergrundes verlegt werden. Bei der häufigsten Nutzung der Erdwärme werden Erdsonden – meist Doppel-U-Rohrleitungen in vertikalen Tiefenbohrungen bis 100 m verwendet. Ab Tiefen über 100 m gilt Bergbaurecht, womit komplexere Genehmigungsverfahren verbunden sind, die eine Nutzung in kleinen, dezentralen Netzen in der Regel ausschließen. Perspektivisch wird durch das 4. Bürokratieentlastungsgesetz voraussichtlich die oberflächennahe Geothermie bis 400 m nicht mehr unter das Bergrecht fallen. Es können mehrere Sonden zu einer Anlage vereint werden. Hierbei ist durch einen ausreichenden Abstand der Sonden untereinander eine gegenseitige Beeinflussung auszuschließen. Auch zu benachbarten Grundstücken muss ein entsprechender Abstand gewahrt bleiben. In Erdwärmeübertragern wird ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, Sole genannt, verwendet, da die Temperatur der Sole auch unter 0 °C fallen kann. Aufgrund des Einsatz Wassergefährdender Stoffe und weil der Eingriff in den Wärmehaushalt nach geltendem Recht eine Gewässernutzung darstellt, ist für Erdwärmesonden im Allgemeinen und Erdwärmekollektoren, die weniger als 1 m über dem höchsten Grundwasserstand verlegt werden, in Berlin eine wasserbehördliche Erlaubnis erforderlich. Als Alternative zu Erdsondenanlagen kommen bei größeren Anlagen auch Grundwasserbrunnen in Frage, bei denen über zwei Bohrungen die im Grundwasser enthaltene Wärme genutzt wird. Dabei dient eine Bohrung der Entnahme und eine weitere der Rückspeisung des entnommenen Wassers. Die Eignung des örtlichen Grundwasserleiters für eine Wärmeanwendung muss im konkreten Einzelfall geprüft werden. Für eng bebaute Gebiete eignet sich auch ein Koaxialsystem in Form eines Grundwasserzirkulationsbrunnens, welcher aus nur einer Bohrung besteht. Weiterführende Informationen Informationen und Anforderungen zur Erdwärmenutzung in Berlin Energieatlas mit geothermischen Potenzialen Informationen zur oberflächennahen Geothermie Beim Phasenübergang von flüssig zu fest gibt Wasser bei konstantem Temperaturniveau Energie in Form von Wärme ab. Diese Wärme, die allein bei der Aggregatzustandsänderung transportiert wird, wird als latente Wärme bezeichnet. Bezogen auf die Masse von 1 kg handelt es sich um die Erstarrungsenthalpie eines Stoffes, die bei Wasser in etwa der Energiemenge entspricht, die auch benötigt wird, um dasselbe 1 kg Wasser von 0 °C auf 80 °C zu erwärmen. Zu- oder abgeführte Wärme, die eine Temperaturveränderung bewirkt, wird als sensible Wärme bezeichnet. In Eisspeichern wird eine Wassermenge, z.B. in einer unterirdischen Betonzisterne durch Wärmeentzug vereist. Dazu strömt ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, Sole genannt, mit geringerer Temperatur als dem Gefrierpunkt von Wasser durch Rohrspiralen im Speicher. Durch den Temperaturgradienten kommt es zum Wärmetransport zwischen dem erstarrenden Wasser in der Betonzisterne und der Sole in den Rohrspiralen. Die latente Wärme aus dem Phasenübergang des Wassers wird an die Sole übertragen, welche sich dadurch erwärmt. Die erwärmte Sole dient wiederum einer Wärmepumpe als Wärmequelle. Am Verdampfer der Wärmepumpe gibt die Sole die Wärme wieder ab und kann anschließend erneut Wärme aus dem Eisspeicher aufnehmen. Durch Kombination mit Solarkollektoren kann die Effizienz der Anlage erhöht werden, wenn die damit gewonnene thermische Energie zur Regeneration des Eisspeichers genutzt wird. Weiterführende Informationen Informationen zu Eisspeichern Funktion und Kosten von Eisspeichern im Überblick Bei der Wärmebereitstellung durch Biomasse kommen in der Regel Anlagen zum Einsatz, in denen holzartige Biomasse verfeuert wird. Hierfür gibt es verschiedene Brennstoffe, die sich in Qualität und Kosten z.T. deutlich unterscheiden. Holzpellets sind kleine hochstandardisierte Presslinge mit einer Länge von 2-5 cm, die in unter anderem aus Resten der Holzverarbeitung gepresst werden. Ihr Einsatz in Pelletkessel ist hoch automatisiert und damit nur wenig störanfällig. Dennoch sind jährlich kleinere Arbeiten durch z.B. Ascheaustragung o.ä. erforderlich. Zudem ist eine entsprechende Lagerhaltung in einem sogenannten Bunker inkl. Fördersystem erforderlich. Der Einsatz von Holzhackschnitzeln ist etwas arbeitsaufwändiger, da sowohl Brennstoff als auch das Gesamtsystem zur Wärmeversorgung weniger automatisierbar ist. Die Beschaffung des etwa bis zu 10 cm großen, mechanisch zerkleinerten Holzpartikel ist deutlich günstiger und sie können zudem auch in außenliegenden, überdachten Lagerbereichen oder Wirtschaftsgebäuden gelagert werden. Jedoch bestehen größere Anforderungen an die Einbringtechnik und den Betrieb einer Feuerungsanlage. Durch den gröberen Brennstoff, unterschiedliche Brennstoffqualitäten und Ascheaustrag, kann es gegenüber einem Pelletkessel zu häufigerem Arbeitsaufwand kommen, sodass regelmäßige Präsenzzeiten zur Betreuung erforderlich sind. Des Weiteren kann zur Verteilung des Brennstoffes auch schweres Arbeitsgerät vor Ort erforderlich werden. Neben einer reinen Verbrennung der Holzbrennstoffe kann in einem Vergaser auch Holzgas aus der Biomasse gewonnen werden, um diese anschließend in einem speziellen BHKW in Wärme und Strom umzuwandeln. Holz als Brennstoff ist ein vergleichsweise günstiger und preisstabiler Brennstoff, der jedoch einen gewissen Arbeitsaufwand mit sich bringt. Hierbei sind auch die gegenüber der Verbrennung von gasförmigen Energieträgern erhöhten Staubanteile im Abgas zu beachten, welche im urbanen Bereich stärkere Anforderungen an die Abgasreinigung und Ascheentsorgung mit sich bringen. Auch ist bei der Verwendung von nicht lokal verfügbarer Biomasse ein umfangreicher Logistikaufwand zu betreiben, was zu mehr Verkehr auf den Straßen und einer zusätzlichen Belastung durch Emissionen führt. Ebenso ist bei der Abwägung, ob die Wärme für ein Nahwärmenetz mit Holz erzeugt werden soll, zu berücksichtigen, dass Holz nur bedingt als „klimaneutral“ bezeichnet werden kann. Die Verbrennung setzt neben Feinstaub auch Treibhausgase wie CO 2 und Methan frei. Die Annahme, dass die Wärmeerzeugung mit Holz klimaneutral ist, setzt eine nachhaltige Waldbewirtschaftung voraus, bei der mindestens genauso viel Kohlenstoff durch das Wachstum neuer Bäume gebunden wird, wie durch die Verbrennung von Holz freigesetzt wird. Wird Holz aus nicht nachhaltiger Waldbewirtschaftung (beispielsweise der Abholzung von Urwäldern) für die Wärmeerzeugung verwendet, dann fällt die Bilanz der Umweltauswirkungen negativ aus. Eine stärkere Reduktion von Treibhausgasen kann zudem erreicht werden, wenn das Holz für langlebige Produkte (beispielsweise als Bauholz) verwendet wird, da der Kohlenstoff dann dem natürlichen Kreislauf auf längere Zeit entzogen wird und nicht als CO 2 in die Atmosphäre gelangt. Empfehlenswert für die Wärmeerzeugung ist daher vor allem Restholz aus Produktionsprozessen, das nicht für andere Nutzungen geeignet ist, sowie Altholz, das am Ende der Nutzungskaskade angekommen ist. Die Qualität von Holzbrennstoffen lässt sich verschiedenen Normen in Güteklassen einteilen. Hierfür dient bspw. die DIN EN ISO 17225 oder das DINplus-Zertifizierungsprogramm, um Vergleichbarkeiten zu ermöglichen und eine entsprechende Brennstoffqualität sicherzustellen. Des Weiteren sollten Nachweise über die Herkunft der Biomasse bei den Lieferanten angefragt werden, um möglichst regionale Produkte zu nutzen. Die Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt hat zu den Potenzialen von Biomasse in Berlin eine Untersuchung durchführen lassen, deren Ergebnisse hier einzusehen sind: Biomasse . Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie beim Bundesumweltministerium: BMUV: Klimaauswirkungen von Heizen mit Holz sowie beim Umweltbundesamt: Heizen mit Holz . Weiterführende Informationen Hackschnitzel: Qualität und Normen FNR – Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Für die Wärmeerzeugung aus Biogas existieren regionale unterschiedliche Möglichkeiten. Im ländlichen Raum kann häufig direkt Biogas aus Gärprozessen aus der Landwirtschaft verwendet werden. Abfallstoffe wie z.B. Gülle können dafür genutzt werden, wie auch eigens dafür angebaute Energiepflanzen. Die Verwendung von Anbaubiomasse zur Produktion von Biogas steht jedoch in starker Kritik und kann ebenso wie die Produktion von flüssigen Energieträgern auf die Formel ‚Tank oder Teller‘ reduziert werden. Daher wurde mit den letzten Novellen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) die Nutzung von Anbaubiomasse zu Biogasproduktion immer weiter eingeschränkt (Stichwort ‚Maisdeckel‘). Biogas kann vor Ort genutzt und in Wärme und Strom umgewandelt und verbraucht bzw. über ein kleines Nahwärmenetz verteilt werden. Für eine Einspeisung in das Erdgasnetz ist eine Methan-Aufbereitung des Gases erforderlich. In Berlin besteht die Möglichkeit, ein Biogas- bzw. Biomethanprodukt eines beliebigen Lieferanten aus dem öffentlichen Gasnetz zu beziehen. Dieses Biomethan ist in der Regel aufbereitetes Biogas, z.B. aus Reststoffen oder Kläranlagen, welches in das Netz an einem anderen Verknüpfungspunkt eingespeist wird. Vor Ort zur (Strom- und) Wärmeerzeugung wird dann bilanzielles Biomethan eingesetzt – ähnlich dem Bezug von Ökostrom aus dem öffentlichen Versorgungsnetz. Der tatsächliche Anteil von Biomethan im Erdgasnetz entsprach im Jahr 2022 lediglich etwa 1 %. Bei dem Kauf gibt es entsprechende Nachweiszertifikate (z.B. “Grünes Gas Label” – Label der Umweltverbände oder TÜV) der Anbieter. Die Umsetzung in Wärme (und Strom) erfolgt dann klassisch über Verbrennungstechnologien wie Gaskessel oder BHKW.

Kalte Nahwärmenetze

Bei der sogenannten kalten Nahwärme, also den Wärmenetzen der 5. Generation, wird kein erhitztes Wasser durch die Leitungen transportiert, sondern das Wärmeträgermedium im Netz nimmt Wärme aus den Umweltwärmequellen auf dem verfügbaren Temperaturniveau auf und transportiert diese direkt in die angeschlossenen Gebäude. Dort wird die Wärme von dezentralen Wärmepumpen auf das gewünschte Temperaturniveau gebracht. Durch die niedrigen Temperaturen von typischerweise unter 25 °C muss das Leitungsnetz nicht gedämmt werden und statt Wärmeverlusten können sich in der Jahresbilanz sogar Wärmegewinne ergeben, da die erdverlegten Rohre Wärme aus dem Erdreich aufnehmen können. Das erfordert aber auch den Einsatz von Frostschutzmittel, sodass man bei dem eingesetzten Wärmeträgermedium von einem Wasser-Glykol-Gemisch oder kurz Sole spricht. Die Wärmequellen werden an den Orten mit dem höchsten Potenzial unmittelbar an das Netz angeschlossen. Als Wärmequellen eignen sich insbesondere oberflächennahe Geothermie, Abwasserwärme und Solarthermie, z.B. in Form von PVT-Modulen. Aber auch Konzepte mit unvermeidbarer Abwärme und Eisspeichern oder eine Kombination aus verschiedenen Quellen sind möglich. Bei kalten Nahwärmenetzen gilt für die versorgten Gebäude: je niedriger die Heiztemperaturen sind, desto effizienter arbeiten die dezentralen Wärmepumpen. Sanierte Gebäude mit einer guten Dämmung benötigen verhältnismäßig geringe Heizleistungen um die Wohnraumtemperatur zu halten. Die Leistung des Heizsystems zur Bereitstellung der Nutzwärme im Raum ist neben der Temperaturdifferenz zwischen Wärmeträgermedium und Raumluft sowie einem material- und stoffspezifischen Wärmeübertragungskoeffizienten direkt abhängig von der Heizkörperfläche. Große Heizflächen in Form von Fußboden- oder Wandflächenheizung oder große Radiatoren eignen sich daher besonders. In Kombination aus guter Gebäudedämmung und großen Heizflächen lassen sich geringe Vorlauftemperaturen realisieren, die zu einem sehr effizienten Betrieb der dezentralen Wärmepumpen führen. Teilweise macht es dann Sinn, die Warmwasserbereitung separat beispielsweise über ein direktelektrisches System zu realisieren. Ein Vorteil ist, dass kalte Nahwärme auch zur Gebäudekühlung eingesetzt werden kann. Hierbei wird die geringe Netztemperatur genutzt, um im Sommer Wärme aus den Gebäuden über die passiven Wärmeübertrager aus den Gebäuden abzuführen. Die aus dem Gebäude abgeführte Wärme kann zur Regeneration von Geothermiefeldern oder zum Laden von Eisspeichern eingesetzt werden. Informationen zu kalter Nahwärme mit Übersicht zu Quartieren mit kalter Nahwärme

Abwasserwärme

Die Berliner Wasserbetriebe (BWB) haben im Projekt Urbane Wärmewende einen simulationsgestützen Abwasserwärmeatlas erstellt. Der Abwasserwärmeatlas zeigt die Potenziale an Abwasserwärme in den Druckleitungen und Abwasserkanälen auf. Neben der theoretischen Entzugsleistung in Kilowatt enthält der Abwasserwärmeatlas Informationen zum System (Kanal oder Druckleitung, Dimension, Bauart, Schmutz- oder Mischkanal), Simulationsdaten (Trockenwetterdurchfluss und -pegel im Mittel, Minimum und Maximum) sowie eine Abschätzung zum Sanierungsbedarf der Infrastruktur. Der Abwasseratlas stellt somit Basisinformationen zur Verfügung, die der Ersteinschätzung und Vorprüfung einer möglichen Nutzung von Abwasserwärme zum Heizen und Kühlen dienen. Für eine konkrete Planung bedarf es einer ausführlichen Prüfung des konkreten Standorts durch die Berliner Wasserbetriebe. Die Potenziale an einem Standort sind häufig deutlich höher als die erforderliche Leistung für ein Einzelgebäude. Somit ist Abwasserwärme eine geeignete Wärmequelle für Wärmenetze. Eine gemeinschaftliche Nutzung durch nahe gelegene Gebäuden sollte daher bei Planungen stets geprüft werden. Darüber hinaus bestehen Potenziale an Wärme aus Abwasser an den teilweise im Berliner Umland liegenden Kläranlagen. Diese Potenziale werden derzeit durch die BWB erhoben. Website der Berliner Wasserbetriebe: Weiterführende Informationen zum Thema Abwasserwärme

LENA_ABA_Dezentrale_Final.pdf

WIR MACHEN ENERGIEGEWINNER ABWASSERBEHANDLUNG IN SACHSEN-ANHALT – ENERGIEEFFIZIENZ STEIGERN Dezentrale Energieerzeugung zur Eigenversorgung INHALT 2 MÖGLICHKEITEN DER DEZENTRALEN ENERGIE- ERZEUGUNG UND -NUTZUNG AN KLÄRANLAGEN 3 PRODUKTION VON KLÄRGAS DURCH SCHLAMMFAULUNG 3 KRAFT-WÄRME-KOPPLUNG-ANLAGEN ZUR KLÄRGASNUTZUNG 6 ENERGIEERZEUGUNG DURCH PHOTOVOLTAIKANLAGEN 7 ENERGIEERZEUGUNG DURCH WINDKRAFTANLAGEN 9 Wärmerückgewinnung An welchen Punkten kann Wärme gewonnen werden? Nutzungsmöglichkeiten von Abwasserwärme Der WZV „Saale-Fuhne-Ziehte“ Hat die Wärmerückgewinnung Einfluss auf Reinigungsprozesse? Energiegewinnung durch Wasserkraft 10 10 11 13 14 14 Quellen 16 MÖGLICHKEITEN DER DEZENTRALEN ENERGIE- ERZEUGUNG UND -NUTZUNG AN KLÄRANLAGEN Aufgrund von Lage, Infrastruktur und den stoffli- chen Ressourcen sind Kläranlagen für die Erzeugung und Nutzung erneuerbarer Energien in Form von Strom, Wärme und Gas zur Eigenversorgung und Weitergabe besonders geeignet. Dies steht in engem Zusammenhang mit dem ener- giereichen Klärschlamm, dessen Energiepotenzial es zu nutzen gilt. In dieser Broschüre werden dazu mögliche Optionen dargestellt. PRODUKTION VON KLÄRGAS DURCH SCHLAMMFAULUNG Bei der anaeroben Schlammstabilisierung verweilt der Klärschlamm für etwa 20 Tage bei einer Tempe- ratur von ca. 37°C unter Sauerstoffausschluss in ei- nem Faulbehälter. Durch den Sauerstoffausschluss werden die im Klärschlamm befindlichen Mikroor- ganismen einem anhaltenden Mangelzustand aus- gesetzt. Der fakultativ anaerobe Charakter der Mi- kroorganismen, lässt sie sowohl Luftsauerstoff als auch in organischen Verbindungen gebundenen Sauerstoff verarbeiten.teren Abbauprozesse im Klärschlamm mehr statt- finden. Die Umsetzungsprodukte sind in Abbildung 1 dargestellt. Durch die Abwesenheit von Luftsauerstoff wer- den die Mikroorganismen gezwungen, die im Klär- schlamm befindlichen organischen Verbindungen abzubauen und den darin befindlichen lebensnot- wendigen Sauerstoff herauszulösen. Dies geschieht bis zur Stabilisierung, den Punkt an dem keine wei-Nach einer entsprechenden Gasaufbereitung, in der u. a. der Schwefelwasserstoffanteil aus dem Klärgas entfernt wird, kann das entstandene Brenngas für den Betrieb von Gasmotoren oder, in Kläranlagen deutlich wichtiger, für den Betrieb eines Blockheiz- kraftwerkes oder Gasturbinen verwendet werden, Im Gegensatz zur aeroben Schlammstabilisierung besteht der Vorteil dieses Prozesses in der nicht benötigten Belüftung und dem dadurch deutlich geringeren Energiebedarf. Der wichtigste Vorteil in Bezug auf Energieoptimierung ist jedoch die Eigen- schaft des erzeugten Methangases als Brenngas. 3

Nutzung von Abwaerme fuer die Beheizung von Gewaechshaeusern

Das Projekt "Nutzung von Abwaerme fuer die Beheizung von Gewaechshaeusern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Marion Gartenbau Handelsgesellschaft durchgeführt. Objective: To recover the waste heat available from a coal power plant to warm a greenhouse by treating it in such a way that it becomes possible to collect the thermal energy contained in the hot ashes gathered in the boiler combustion chambers. Forecasted annual energy saving is +- 1500 TOE. General Information: Waste water of the two electric generating sets of 120 and 300 MW in the Ensdorf coal power plant is to be used for the project. Low temperature waste water flow rate is 460 m3/h and the greenhouse, warmed by recovered heat, is located 3 Km from the plant. This is comprised of three systems, for, as follows: - energy recovery - delivery to and from the greenhouse - thermal devices for heating and temperature control. The energy recovery system involves the mixing of water and ash into 4 mm dia. granules; a basin to catch discharged water; a circulating pump to forward water to a heat exchanger, and a flow rate and temperature control system. Water is conveyed to and from the greenhouse via a 300 mm dia. pipe. The 25000 m2 greenhouse surface area is served by a pipe system and by a heat integrating system formed by an independent closed circuit. This is fed by an additional boiler, circulation pump and circuit. Service water is fed at 60 degree. C and the temperature difference between greenhouse and exterior is fixed at 30 degree. C for design purposes.

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