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Wärmepumpe mit integrierten Latentwärmespeichern für Raumwärme und Warmwasser, Teilprojekt: Speicherentwicklung

Wärmepumpe mit integrierten Latentwärmespeichern für Raumwärme und Warmwasser, Teilvorhaben: Anlagenkonzept und wärmetechnische Auslegung

Wärmepumpe mit integrierten Latentwärmespeichern für Raumwärme und Warmwasser, Teilvorhaben: Geräteentwicklung

Entwicklung und Monitoring saisonaler Wärme- und Kältespeicherung zur Demonstration eines Aquiferspeichers in Deutschland, Vorhaben: Modellierung, Monitoring und Wissenstransfer

Beschränkte Erlaubnis nach Art. 15 i.V.m. Art.70 Abs.1 Nr.1 HS 1 BayWG – für das Zutagefördern und Wiedereinleiten von Grundwasser zum Betrieb einer Kühlanlage mit Grundwasser auf dem Grundstück Fl.Nr. 1739/6 und 1696/9 Gem. Hammerau

Grundwassernutzung zu Kühlzwecken bzw. Klimatisierung von Anlagen eines neu erstellten Betrieb- und Verwaltungsgebäudes zur thermische Nutzung. Das Vorhaben befindet sich im Ortsteil Hammerau der Gemeinde Ainring.

Energieverbrauch für fossile und erneuerbare Wärme

<p>Wärme macht mehr als 50 Prozent des gesamten deutschen Endenergieverbrauchs aus und wird vielfältig eingesetzt: als Raumwärme oder zur Klimatisierung, für Warmwasser und Prozesswärme oder zur Kälteerzeugung. Durch zunehmende Energieeffizienzmaßnahmen ist ihr Anteil am Endenergieverbrauch seit 1990 leicht rückläufig. Erneuerbare Energien spielen bei der Wärmebereitstellung eine zunehmende Rolle.</p><p>Wärmeverbrauch und -erzeugung nach Sektoren</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>⁠ für Wärme und Kälte verursacht gut die Hälfte des gesamten Endenergieverbrauchs (EEV), wobei Wärme und Kälte für unterschiedliche Anwendungsbereiche benötigt werden. Allein die Raumwärme und die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Prozesswrme#alphabar">Prozesswärme</a>⁠ haben sektorübergreifend Anteile von knapp 27&nbsp;% bzw. gut 21 % am EEV. Mit großem Abstand folgen die Anwendungsbereiche Warmwasser und Kälteerzeugung (siehe Abb. „Anteil des Wärmeverbrauchs am Endenergieverbrauch 2008 und 2021“).</p><p>Wärme wird größtenteils in den drei Endverbrauchssektoren „Private Haushalte“, „Industrie“ sowie „Gewerbe, Handel und Dienstleistungen (GHD)“ direkt erzeugt und verbraucht. Darüber hinaus wird knapp ein Zehntel des Wärmebedarfs durch Fernwärme aus dem Umwandlungssektor der allgemeinen Versorgung gedeckt. Die Anteile der unterschiedlichen Energieträger an der Wärmebereitstellung haben sich in den letzten Jahren kaum verändert (siehe Abb. „Wärmeverbrauch nach Energieträgern“).</p><p>Die Aufschlüsselung des Wärmeverbrauchs nach Anwendungsbereichen zeigt, dass diese in den drei genannten Sektoren teils sehr unterschiedlich sind (siehe Abb. „Wärmeverbrauch nach Sektoren und Anwendungsbereichen“):</p><p>Bei der Fernwärmeerzeugung im <strong>Umwandlungssektor</strong> finden Gase (insbesondere Erdgas) die größte Verwendung, gefolgt von Kohlen. Der Einsatz von ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Biomasse#alphabar">Biomasse</a>⁠ und Abfall hat sich in den letzten Jahren stetig erhöht. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass 2005 begonnen wurde, unbehandelte Siedlungsabfälle energetisch zu nutzen, statt sie auf Deponien abzulagern (siehe Abb. „Energieeinsatz zur Fernwärmeerzeugung in Kraftwerken der allgemeinen Versorgung“). Abnehmer von Fernwärme sind zu etwa gleichen Teilen die Industrie und die privaten Haushalte, der Anteil des GHD-Sektors beträgt rund 10 %.</p><p>Wärmeerzeugung aus erneuerbaren Energien</p><p>Der Anteil erneuerbarer Energien zur Deckung des Wärmebedarfs in Deutschland steigt seit den 1990er Jahren nur relativ langsam an. Auch im Jahr 2024 kam es nur zu einem geringen Anstieg. Mit 18,1 % lag der Anteil o,1 Prozentpunkte über dem Vorjahreswert von 18,0 % (siehe Abb. „Erneuerbare Energie für Wärme und Kälte - Anteil erneuerbarer Quellen am gesamten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Endenergieverbrauch#alphabar">Endenergieverbrauch</a>⁠ für Wärme und Kälte“). Zurückzuführen ist diese Entwicklung auf mehrere Effekte: Zwar wuchs die Menge der genutzten erneuerbaren Wärme leicht an, gleichzeitig nahm der 2022/23 krisenbedingt rückläufige Gesamtwärmebedarf jedoch wieder zu.</p><p>Hinsichtlich der einzelnen erneuerbaren Energieträger im Wärmesektor ergibt sich ein gemischtes Bild: Bei ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Biomasse#alphabar">Biomasse</a>⁠ und biogenem Abfall gab es nach derzeitigem Kenntnisstand einen leichten Rückgang. Gleichzeitig wuchs die Energiebereitstellung aus Geothermie und Umweltwärme deutlich. Die sonnenärmere ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Witterung#alphabar">Witterung</a>⁠ hingegen beeinflusste die Wärmenutzung aus Solarthermieanlagen negativ, so dass hier zu einem Minus von kam.&nbsp;</p><p>Insgesamt wird der erneuerbare Wärmeverbrauch von der festen Biomasse dominiert, also vor allem Holz und Holzprodukte wie Pellets. Sie stellte 2024 etwa zwei Drittel der insgesamt aus erneuerbaren Energien gewonnenen Wärme bereit (siehe Abb. „Erneuerbare Energie für Wärme und Kälte im Jahr 2024“). Solarthermie, Geothermie und Umweltwärme stellten auch im Jahr 2024 noch weniger als 20 % der erneuerbaren Wärme zur Verfügung. (siehe Abb. „Erneuerbare Energie für Wärme und Kälte“).</p>

Thermische Nutzung von Grundwasser Theodor-Heuss-Platz 6

Am Standort Theodor-Heuss-Platz 6 beabsichtigt die Landeshauptstadt München, Baureferat-Hauptabteilung Hochbau, den Betrieb einer Brunnenanlage zu Wärme- und Kühlzwecken, sowie einer Brauchwassernutzung. Beantragt wurde mit Unterlagen vom 29.05.2024 eine jährliche Grundwasserentnahme-/ Versickerungsmenge von 105.000 m³. Davon sind für Kühlzwecke 34.560 m³/a und für Heizzwecke 69.120 m³/a vorgesehen. Bei längeren Trockenperioden, wenn nicht mehr ausreichend Wasser aus der Regenwasserzisterne zur Verfügung steht, soll aus dem Förderbrunnen soll die Zisterne mit Grundwasser gespeist werden. Dies soll sicherstellen, dass die Außenanlagen und die Fassade bewässert werden können. Der geschätzte Bedarf hierfür beträgt jährlich ca. 1.500 m³.

Untermeitingen - Zutagefördern und Entnehmen von Grundwasser zur thermischen Nutzung für eine Schule mit Turnhalle (> 50 kJ/s) und anschließendes Wiedereinleiten in das Grundwasser auf dem Grundstück Flur-Nr. 1820 Gemarkung Untermeitingen

Die Gemeinde Untermeitingen plant die Errichtung von zwei Entnahme- und einem Schluckbrunnen zur Beheizung einer Schule mit Turnhalle durch thermische Nutzung von oberflächennahem Grundwasser auf dem Grundstück Flur-Nr. 1820 Gemarkung Untermeitingen. Das Vorhaben erfüllt den wasserrechtlichen Tatbestand einer erlaubnispflichtigen Gewässerbenutzung nach § 8 Abs. 1, § 9 Abs. 1 Nr. 4 und 5 und § 10 Abs. 1 Wasserhaushaltsgesetz (WHG).

Geothermie für die Wärmewende: Flankierung des Rollouts der Mitteltiefen Geothermie in Deutschland, Teilvorhaben: Kostenverteilung und regionalökonomische Effekte

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 IÖW zielt hierbei insbesondere darauf ab, sozioökonomische Hemmnisse und Erfolgsfaktoren herauszuarbeiten, um darauf aufbauend Empfehlungen zur lokalen Ausgestaltung für einen wirtschaftliche Integration der Mitteltiefen Geothermie unter Akzeptanz der lokalen Stakeholder abzuleiten. Die Ergebnisse fließen ein in die Weiterentwicklung obertägiger Bewertungskriterien für Explorationskampagnen.

Errichtung eines mit Altholz befeuerten Biomasse-Heizkraftwerks mit optimierter Wärmenutzung

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.

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