Wasser verfügt über eine vergleichsweise hohe spezifische Wärmekapazität. Die in den Oberflächengewässern gespeicherte Umweltwärme kann bis zu einem gewissen Teil in Abhängigkeit von der Gewässertemperatur und der vorhandenen Wassermenge für die Wärmeversorgung nutzbar gemacht werden. Die thermische Nutzung von Oberflächengewässern ist vor allem in dicht besiedelten urbanen Räumen eine maßgebliche Option, zu einer klimaneutralen Wärmeversorgung beizutragen. Dabei ist es jedoch wichtig, Flüsse und Seen nicht nur als Speicher thermischer Energie, sondern auch als Lebensräume und komplexe Ökosysteme zu betrachten. Aus diesem Grund ist eine systemische interdisziplinäre Betrachtungsweise unabdingbar. Berlin ist von zahlreichen Gewässern durchzogen. Allein die großen Flüsse Spree, Dahme und Havel durchfließen Berlin auf einer Länge von 89 km und weiten sich teilweise zu Flussseen aus. Die Berliner Kanäle haben eine Gesamtlänge von insgesamt 67 km und die kleineren Nebengewässer von ca. 75 km. Zusätzlich gibt es eine Vielzahl an Seen, Teichen und Weihern. Alle diese Gewässer prägen nicht nur das Bild der Stadt, sind jedoch nur zum Teil auch als Quelle für die Wärmeversorgung insbesondere von Wärmenetzen geeignet. Alle Informationen des Landes zu den Oberflächengewässern Berlins und die Anforderungen an deren Nutzung finden hier: Oberflächengewässer Berlins Das Land Berlin ist aktuell dabei, georeferenzierte Daten zu den thermischen Potenzialen der Berliner Fließgewässer und Seen unter Berücksichtigung der ökologischen, wasserwirtschaftlichen und energietechnischen Anforderungen zu erarbeiten und diese über Kartenmaterial verfügbar zu machen. Mit diesen Informationen bekommen handelnde Akteure, wie Wärmeversorgende, Netzbetreibende, Planungsbüros und Energieagenturen die Möglichkeit, im Rahmen einer Konzeptionierung innovativer Wärmeversorgungssysteme die potentielle Entzugsleistung aus naheliegenden Gewässern oder einem Gewässerabschnitt ableiten zu können. Für Deutschland existierte bisher keine einheitliche Methodik zur Ermittlung der hydrothermischen Potenziale aus Oberflächengewässern unter Berücksichtigung ökologischer und wasserwirtschaftlicher Anforderungen sowie deren Darstellung in Potenzialkarten. Aus diesem Grund hat die Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt (SenMVKU) ein Projekt zur Konzeptentwicklung und Bestimmung der thermischen Potentiale von Oberflächengewässern im Land Berlin gestartet. Das Projekt setzt sich aus drei wesentlichen Teilen zusammen: Konzeptentwicklung zur Bestimmung der Potenziale und die Erstellung von Potenzialkarten Umsetzung des Konzeptes durch modelltechnische Anpassungen des Berliner Gewässermodells BIBER Einbindung der georeferenzierten Potenzialdaten in das Wärmekataster Ende Januar 2023 wurde die JENA-GEOS-Ingenieurbüro GmbH mit der Konzeptentwicklung beauftragt, welche mittlerweile abgeschlossen ist. Die Ergebnisse umfassen die Entwicklung einer Methode zur Bestimmung der Potenziale sowie deren räumlich verortete Darstellung mittels GIS-Files für die Integration in das Berliner Wärmekataster. Ebenso Teil der Konzeptentwicklung ist die Definition des Ist-Zustands unter den vorliegenden Randbedingungen sowie die Entwicklung zweier Zukunftsszenarien für das Jahr 2045 mit angepassten Randbedingungen. Zur realistischen Bestimmung der Potenziale sind sowohl die rechtlichen und wasserwirtschaftlichen Rahmenbedingungen als auch ökologische und energietechnische Anforderungen zu berücksichtigen. Für die Integration in das Wärmekataster sind bestimmte modelltechnische Anforderungen zu erfüllen. Zur praxisnahen Einordnung und Verifizierung der Rahmenbedingungen und Anforderungen wurden daher vier Workshops unter Beteiligung unterschiedlichster Akteure durchgeführt. Weiterführende Informationen zum Wärmekataster Das Potenzial der großen Berliner Flüsse und Kanäle (schiffbare Gewässer 1. Ordnung) wird modellgestützt (BIBER) ermittelt werden. Dabei dient der Ist-Zustand der Kalibrierung des Modells und zur Abschätzung der erreichbaren Modellgenauigkeit auf Grundlage der bestehenden Datenverfügbarkeit. Das in der Zukunft mit dem Zeithorizont 2045 vorhandene thermische Potenzial wird anhand von zwei Zukunftsszenarien ermittelt. Bis zum 2. Halbjahr 2025 soll die modelltechnische Anpassung realisiert werden, sodass die georeferenzierten Potenzialdaten in Form von Kartenmaterial erstellt und in das Wärmekataster eingebunden werden können. Parallel wurde im 1. Quartal 2024 durch den Fachbereich der Landeshydrologie im Haus der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt eine Masterarbeit betreut, welche zum Ziel hatte, eine Bestimmung des hydrothermischen Potenzials an den einzelnen Messstationen der Berliner Fließgewässer 1. Ordnung auf Basis von Beobachtungsdaten (Messdaten) sowie unter Beachtung wasserwirtschaftlicher Bedingungen und einschlägiger Anforderungen zu ermitteln. Die Arbeit von Jördis Lehmann wurde für den Tag der Hydrologie 2024 in einem Poster zusammengefasst, welches folgend zum Download verfügbar ist. Mit der Schaffung der konzeptionellen Grundlagen für künftige Nutzungen in Form von Potenzialkarten nimmt Berlin in Deutschland eine Vorreiterrolle ein.
Am Standort Triebstraße beabsichtigt die LH München, Baureferat – Hochbau H62 den Betrieb einer Brunnenanlage zu Wärme- und Kühlzwecken. Beantragt wurde mit Unterlagen vom 21.05.2024 eine jährliche Grundwasserentnahme-/ Versickerungsmenge von 145.800 m³. Für die geplante Maßnahme ist eine wasserrechtliche Erlaubnis gemäß Art. 15 Bayer. Wassergesetz (BayWG) erforderlich. Entsprechend §§ 5 und 7 des Gesetzes zur Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) i.V.m. Anlage 1 Nr. 13.3.2 (jährliche Grundwasserentnahme zwischen 100.000 m³ und 10 Millionen m³) war im Rahmen einer allgemeinen Vorprüfung des Einzelfalls festzustellen, ob die Verpflichtung zur Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung besteht.
„Unsere Analyse zeigt: es sind ausreichend Potentiale vorhanden, um die komplette Wärmeversorgung in Nordrhein-Westfalen mit erneuerbaren und klimafreundlichen Energien sicherzustellen“, erklärte Dr. Barbara Köllner, Vizepräsidentin des LANUV heute (Donnerstag, 5. September 2024) im Haus der Technik in Essen. Mit Begleitung durch die NRW-Wirtschaftsministerin Mona Neubauer wurden kommunalen Vertreterinnen und Vertretern sowie Planungsbüros und weiteren Akteuren im Bereich der Wärmewende die Inhalte der Studie vorgestellt. Neben den Potentialen wurden in der Studie Planungsgrundlagen für die kommunale Wärmeplanung ausgearbeitet. An den erarbeiteten Datengrundlagen können sich alle Kommunen in NRW orientieren, um den besten Weg für die eigene Wärmeplanung zu finden. „Wir haben insgesamt neun Szenarien erarbeitet, die verschiedene Wege zu einer klimaneutralen Wärmeversorgung aufzeigen“, betonte Dr. Köllner. „Bis spätestens zum Jahr 2045 muss die Wärmeversorgung vollständig auf klimafreundlichen und erneuerbaren Energien beruhen. Die Planungen zum Umbau der Wärmeversorgung haben in vielen Fällen bereits begonnen und stellen alle Kommunen vor große Herausforderungen. Mit unseren Daten geben wir aktiv Hilfestellung, um die kommunalen Wärmeplanungen anzustoßen und wichtige Hinweise zu geben, welche Wege möglich und damit umsetzbar wären.“ Die Wärmestudie NRW zeigt das theoretische Potential der Wärmequellen in NRW. Dieses Potential übersteigt den Wärmebedarf aller vorhandener Gebäude. Dem erwarteten Wärmebedarf aller Gebäude in NRW von maximal etwa 150 Terawattstunden pro Jahr (TWh/a) steht ein vielfaches an theoretischem Potential der erneuerbaren und klimafreundlichen Wärmequellen gegenüber. Der größte Anteil an der Deckung des zukünftigen Wärmebedarfs der Gebäude wird anhand der Szenarienanalyse innerhalb der Wärmestudie im Bereich der dezentralen Versorgung liegen. Mit 63 bis 80 Prozent Deckungsanteil wird die Wärmepumpe dominierend sein. Dabei könnten Luft-Wärmepumpen mit 66 TWh/a bis 94 TWh/a die führende Technologie im zukünftigen Wärmemix werden. Viel Potential steckt zudem in der Nutzung der oberflächennahen Geothermie über Sole-Wärmepumpen. 17,8 TWh/a bis 26,9 TWh/a könnten erzielt werden. Dies entspricht dann einem zukünftigen Strombedarf für die Wärmepumpen im dezentralen Bereich von 21,0 TWh/a bis 29,7 TWh/a. In Gebäuden mit besonders hohem Wärmebedarf könnten dezentrale Biomassekessel, die beispielsweise mit Pellets oder Hackschnitzel als Brennstoff betrieben werden, 4,5 bis 8,9 Prozent an der zukünftigen Wärmeversorgung ausmachen. Etwa 15 bis 33 Prozent dieses Bedarfs könnte über klimaneutrale Fernwärme gedeckt werden. Dies entspräche etwa einer Verdoppelung bis Vervierfachung des jetzigen Anteils. Dabei kann vor allem die Abwärme aus der Industrie, Rechenzentren oder Elektrolyseuren, die hydrothermale Geothermie sowie die thermische Nutzung des Abwassers über die Kanalisation, dem Ablauf von Kläranlagen oder der Industrie eine bedeutende Rolle einnehmen. Weitere bedeutende Wärmequellen wären die thermische Abfallbehandlung, Freiflächen-Solarthermie oder die verstärkte Nutzung regional verfügbarer Biomasse. Je nach Struktur der einzelnen Kommunen kann die Wärmeplanung aus einer Vielzahl an Potentialen und Möglichkeiten aufgebaut werden. Alle Daten und Fakten wurden gemeindescharf ermittelt. Damit hat das LANUV mit der Studie eine umfassende Datengrundlage für die Kommunen und deren Wärmeplanung erarbeitet. Erste Daten sind bereits im LANUV-Wärmekataster veröffentlicht, dazu gehören unter anderem der neu ermittelte Wärmebedarf und die Potenziale der hydrothermalen Geothermie. Die weiteren Daten wie das Potenzial des Abwassers oder die Aktualisierung der oberflächennahen Geothermie, werden bis zum Jahresende sukzessive ergänzt. Alle Daten stehen zudem auf dem Open-Data-Portal des Landes zur Verfügung und können damit frei von allen Kommunen genutzt werden. Die einzelnen Daten und weitere Informationen sind zu finden unter: zurück
Erdwärme kann als erneuerbare Energiequelle fossile Energieträger mehr und mehr ersetzen und damit zum Klimaschutz beitragen und Wertschöpfung vor Ort schaffen. Trotz großer Potenziale ist der Anteil der Wärme aus tiefer Geothermie noch sehr gering. Ziel der Bundesregierung ist es, diesen Anteil in den nächsten Jahren deutlich zu erhöhen. Ein zentrales Hemmnis zum bundesweiten Ausrollen der tiefen Geothermie für die kommunale oder gewerbliche Wärmeversorgung ist das ungünstige Verhältnis hoher Anfangsinvestitionen gegenüber den späteren moderaten Betriebskosten. So ist für die Planung und erfolgreiche Umsetzung eines Geothermieprojekts eine geowissenschaftlich fundierte Datenbasis unerlässlich. Weitere wichtige Hemmnisse für die Umsetzung von Projekten sind das Fündigkeitsrisiko, die Finanzierung von Projekten und die Akzeptanz von Netzbetreibern, Kommunen sowie der Bevölkerung vor Ort. Zentrales Ziel des Projekts Warm-Up ist es, den Roll-Out der Mitteltiefen, hydrothermalen Geothermie im Bereich der Wärmenutzung zu unterstützen. Das Teilvorhaben des ECOLOG-Instituts zielt hierbei insbesondere darauf ab, sozioökonomische Hemmnisse und Erfolgsfaktoren herauszuarbeiten, um darauf aufbauend Empfehlungen zur lokalen Ausgestaltung für eine wirtschaftliche Integration der Mitteltiefen Geothermie unter Akzeptanz der lokalen Stakeholder abzuleiten. Die Ergebnisse fließen ein in die Weiterentwicklung obertägiger Bewertungskriterien für Explorationskampagnen. Zentraler Bestandteil der Arbeiten des ECOLOG-Instituts sind vertiefende Untersuchungen zu sozioökonomischen Faktoren an potentiellen Standorten. Der Fokus liegt auf der Identifizierung wesentlicher Hemmnisse, relevanter Akteure, der Akteurskonstellationen und Motive sowie Risikowahrnehmungen (Akteursanalyse), der Finanzierungsstrukturen und der Akzeptanz.
Das hier skizzierte Projekt WarmUP zielt auf den Roll-Out der mitteltiefen, hydrothermalen Geothermie (Fördertemperaturen von ca. 40 bis 70 Grad C in Tiefen von 500 bis etwa 2.000 m) im Bereich der Wärmenutzung. Mittelfristiges Ziel ist der Ausbau von heute 1,4 TWh/a auf 10 TWh/a in 2030. Zusammen mit dem Projekt WärmeGut, mit dem das Potenzial der oberflächennahen Geothermie gehoben werden soll, wurde von BGR und LIAG im Austausch mit den Plänen des BMWK die 'Nationale Erdwärmestrategie' skizziert. Die Strategie zeigt auf, wie und in welchem Umfang Geothermie für eine nachhaltige, preisstabile, versorgungssichere Abdeckung des Wärmebedarfs in Deutschland umgesetzt werden kann. Für den Bereich der mitteltiefen Geothermie ist eine deutschlandweite Anschubhilfe für Explorationstätigkeiten zur Umsetzung von hydrothermalen Projekten mit hohen Erfolgsaussichten vorgesehen. Eine bundesweite durch Fördermittel unterstützte Explorationskampagne hilft, einerseits die deutsche Wirtschaft im Technologiesektor Energierohstoffe zu unterstützen und gleichzeitig Klimaschutzziele zu erreichen, indem die Geothermie gezielt als Erneuerbare Energie für den Wärmesektor unterstützt wird. Diese bundesweite Explorationskampagne sollte daher nach wissenschaftlich validen Kriterien erfolgen. Geförderte Explorationsstandorte sollten möglichst günstige Voraussetzungen bieten, und zwar geologisch als auch infrastrukturell aussichtsreiche Voraussetzungen. Derzeit fehlt ein Kriterienkatalog, nach dem Explorationsstandorte ausgewählt und bewertet werden können. Dieser Kriterienkatalog sollte praxistauglich sein und sowohl den Untertage- wie Übertage-Bereich abdecken, damit Geologie und Infrastruktur eines Standorts bewertet werden können.
Das Unternehmen wird in Dresden-Niedersedlitz ein mit Altholz befeuertes Biomasse-Heizkraftwerk errichten. Stündlich werden dort etwa 6 Tonnen Altholz aus dem städtischen Altholzaufkommen, den Altholzfraktionen des Sperrmüllaufkommens und dem örtlichen Bauabbruchholzes eingesetzt werden. Die Anlage ist so konzipiert, dass sie auf den Altholzanfall der Stadt Dresden zugeschnitten ist. Unnötige Transporte über größere Strecken unterbleiben. Die Energieerzeugung erfolgt in Kraft-Wärme-Kopplung. Der erzeugte Strom soll auf Basis des Erneuerbare-Energien-Gesetz ins Stromnetz des örtlichen Netzbetreibers eingespeist werden. Fernwärme wird für ein Industrie- und Gewerbegebiet und für das Stadtgebiet von Heidenau ausgekoppelt. Der Modellcharakter der Anlage besteht darin, dass die Errichtung des Biomasseheizkraftwerks und die Sanierung des bestehenden (Alt-)Wärmenetzes ein energetisches Gesamtkonzept darstellen. Dadurch soll der spezifische Energiebedarf für die Wärmebereitstellung um 35 Prozent gesenkt werden. Kraft-Wärme-Kopplung spielt bisher bei Altholzanlagen vergleichbarer Größenordnung außerhalb der Holzwerkstoffindustrie i.d.R. eine untergeordnete oder gar keine Rolle. Mit dem Vorhaben soll erstmals in Deutschland in einem Altholzheizkraftwerk eine Rostfeuerung mit einem Horizontalkessel errichtet werden. Die vorgesehene Bauart verspricht deutlich höhere Verfügbarkeit als bei herkömmlichen Anlagen mit vertikal aufgesetztem Kessel und höhere Nutzungsgrade. Eine ebenfalls erstmals für Holzfeuerung eingesetzte spezielle Bauart der Rostfeuerungstechnik ermöglicht es, Holzstücke mit einer Kantenlänge von bis zu 500 mm zu verwenden. Dies reduziert den energetischen Aufwand für die Zerkleinerung des eingesetzten Holzes sowie die Staub- und Lärmbelastung. Mittels aufwendiger Simulationsrechnungen konnten Feuerraumgeometrie sowie Luftdüsenanordnung optimiert und dadurch die Entstehung von Stickoxiden und Kohlenmonoxid reduziert werden. Durch die Nutzung von jährlich 47.000 Tonnen Altholz können 32.000 Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr vermieden werden. Daher trägt das Vorhaben insbesondere zur Erreichung des im nationalen Klimaschutzprogramm der Bundesregierung formulierten CO2-Minderungsziels und des dort festgeschriebenen Verdopplungsziels für den Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung und am Energiemix bis 2010 bei. Darüber hinaus kann ein ansonsten anfallender Frischwasserbedarf von etwa 250.000 m3 und ein Abwasseranfall von etwa 150.000 m3 durch ein Luftkühlerkonzept eingespart werden. Der erforderliche Strombedarf wird durch die eingesetzte Technik minimal gehalten.
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Gebäudeheizungssystems mit elektrisch angetriebener Wärmepumpe zur Nutzung von Außenluft und anderen Umgebungswärmequellen mit deutlich gesteigerter Energieeffizienz gegenüber herkömmlichen Luft-Wärmepumpen. Neben der Außenluft soll Solarwärme genutzt werden, die mittels gebäude-integrierter Beton-Massivabsorber (Thermowand) gewonnen wird. Überschüssige Solarwärme wird mit Hilfe thermisch aktivierter erdberührter Betonbauteile - z.B. der Kelleraußenwände - oder mit Hilfe eines Erdkollektors im Untergrund unter dem Gebäude gespeichert. Die von der Thermowand während der Heizperiode abgegebene Wärme kann entweder direkt der Wärmepumpe zugeführt oder zur Regeneration des Erdkollektor-Wärmespeichers eingesetzt werden. Der Wärmespeicher dient als Mittelfristwärmespeicher zur Überbrückung kalter Betriebsphasen mit geringer Solarstrahlung im Winter. Der Speicher wird nicht als Saisonspeicher zur Deckung der gesamten Heizperiode ausgelegt. Das System kann auch eingesetzt werden, wenn die Dichte der Bebauung oder andere Beschränkungen der Nutzung von Erdkollektoren oder Erdsonden als Umweltwärmequelle entgegenstehen. Das System trägt zur nachhaltigen Wärmeversorgung bei und ist für verschiedene Gebäudeklassen anwendbar, das heißt für Neubauten von Ein- und Mehrfamilienhäusern und gewerbliche Bauten. Bei der Nachrüstung von Bestandsgebäuden sind jedoch spezielle Lösungen für die thermische Nutzung des Untergrunds erforderlich. Durch die verbesserte Energieeffizienz gegenüber herkömmlichen Luft-Wärmepumpen soll das System wirtschaftlich konkurrenzfähig angeboten werden können. Im Vorhaben sollen Komponenten für das Wärmepumpen-Heizsystem mit mehreren Wärmequellen entwickelt werden, die für eine wirtschaftliche Umsetzung des Anlagenkonzepts zwingend erforderlich sind.
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