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Einsatz von Wärmepumpen in kalten Nahwärmenetzen

Wärmekonzepte für Siedlungen und Quartiere

Ohne einen erneuerbaren Wärmesektor können die Klimaschutzziele nicht erreicht werden. Deshalb müssen Städte und Kommunen Akzente setzen und klimaschonende Heizsysteme verstärkt für Siedlungen und Quartiere einplanen. Wärmepumpen können bei diesen nachhaltigen Heizkonzepten eine tragende Rolle spielen.

Ob Grundwasser, Abwasser, Nahwärme, ob monovalent oder hybrid – die Vielfalt von Wärmequellen und Konzepten ermöglicht fast für jedes Großobjekt eine individuelle Lösung mit Wärmepumpentechnik. Ein weiterer Vorteil: Die Wärmepumpe kann gleichzeitig auch zum Kühlen eingesetzt werden.

Wärmepumpen sind vor allem als dezentrale Einzelanlagen bekannt: Ein Einfamilienhaus, eine Wärmequelle, eine Wärmepumpe. Weniger bekannt ist: Auch als ein Teil von Wärmenetzen zur Versorgung ganzer Siedlungen oder Quartiere können Wärmepumpenlösungen zum Einsatz kommen.

Der Einsatz von Wärmepumpen in Wärmenetzen sowie in Industrie und Gewerbeprojekten ist ein entscheidender Baustein, um die Klimaschutzziele der Bundesregierung und Europäischen Union zu erreichen. Das Pariser Klimaschutzabkommen erfordert es, den Wärmesektor bis 2050 CO2-frei zu machen.

Bund, Länder und Kommunen, Stadtwerke, Gewerbetreibende und das Fachhandwerk müssen hier mit gutem Beispiel vorangehen und Akzente setzen – und können ganz nebenbei zukunftsfähige Geschäftsmodelle mit langfristigen Kundenbeziehungen etablieren. Die Wärmepumpe wird im Geschossbau, in Wärmenetzen oder im Gewerbe vielerorts schon sehr erfolgreich eingesetzt. Unterschieden wird generell zwischen klassischen Nahwärmelösungen und sogenannter kalter Nahwärme.

Vogelperspektive einer großen Baustelle.
Quelle: Pexels / https://www.pexels.com/
Ob Grundwasser, Abwasser, Nahwärme, ob monovalent oder hybrid – für fast jedes städtische oder kommunale Großobjekt findet sich eine individuelle Lösung mit Wärmepumpentechnik.

Klassische Nahwärme

Bei sogenannten klassischen Nahwärmekonzepten wird die Wärme aus einer oder mehreren Quellen gewonnen und dann an die umliegenden Gebäude verteilt. Bei der klassischen Nahwärme wird die gewonnene Wärme mittels Großwärmepumpe zentral auf das benötigte Temperaturniveau gehoben und dann mittels Übergabestationen in die Heizsysteme der Häuser eingespeist. Die Temperaturen im Nahwärmenetz sind daher entsprechend hoch.

Bei dieser Lösung steht im Gebäude selbst keine Wärmepumpe. Als Energiequelle dienen beispielsweise industrielle oder gewerbliche Abwärme (z.B. Prozesswärme, IT-Abwärme etc.) oder Umweltwärme.

Kalte Nahwärme mit Wärmepumpen

Eine Alternative ist die sogenannte kalte Nahwärme. Dabei wird die Wärme auf niedrigem Temperaturniveau in das Netz gespeist und erst im Gebäude von einer Wärmepumpe auf die benötigte Temperatur gebracht. Die Wärmepumpe ersetzt bei diesem Konzept die Übergabestation.

Vergleich von Nahwärme- und Fernwärmenetzen.
Quelle: BWP
Im Vergleich zu Fernwärme können Nahwärmenetze auf einem niedrigeren Temperaturniveau arbeiten.

So können die Systemtemperaturen des Netzes niedrig gehalten werden. Wärmeverluste lassen sich auf diese Weise minimieren und eine hohe Systemeffizienz wird sichergestellt. In einigen Städten, Regionen oder Projekten werden auf diese Weise auch Neubaugebiete mit Bestandsquartieren verknüpft. Auch dieser Ansatz bietet ein enormes Potential für Stadtentwickler und Planer.

Ein kaltes Nahwärmenetz verfügt über eine zentrale oder mehrere dezentrale Wärmequellen. Die aufgenommene Wärme wird über eine Ringleitung zu den einzelnen Verbrauchern geführt. Die Gebäude docken mittels Wärmepumpe an diese Ringleitung an und können die im Nahwärmenetz verfügbare Wärme auf ein zum Heizen erforderliches Temperaturniveau bringen.

Neben der Heizung im Winter bietet das Netz auch die Möglichkeit, die Häuser im Sommer wirtschaftlich zu kühlen. Die in den sommerlich-warmen Innenräumen aufgenommene Wärme führen die Leitungen zurück ins Erdreich und können so zum Beispiel eine Regeneration eines Erdsondenfeldes unterstützen.

Ein anderes Beispiel: Ein Netzbetreiber fördert Grundwasser mit einer Temperatur von ganzjährig etwa 10 °C und pumpt dieses durch das kalte Wärmenetz – ein ungedämmtes Rohrnetz – zu den Wärmekunden. Die Kunden nutzen das Wasser zum Betrieb ihrer dezentralen Wärmepumpen; sie entziehen Wärme und versorgen damit ihre Gebäude (z.B. Fußbodenheizung).

Das abgekühlte Wasser wird in den Netzrücklauf eingespeist und über Schluckbrunnen wieder dem Grundwasser zugeführt. Der Netzbetreiber liefert Grundwasser gegen Entgelt, der Hausbesitzer nutzt elektrischen Strom für den Betrieb seiner Wärmepumpe. Auch hier kann ein Kühlbetrieb integriert werden.

Weiterführende Informationen: https://www.waermepumpe.de/

Dienstag, 27.03.2018

Von Paul Waning
Vorstandsvorsitzender, Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V.