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Wirtschaftlicher Einsatz langlebiger Rohrsysteme in Nah- und Fernwärmenetzen

Eine Dekarbonisierung der Wärmeversorgung ist durch den verstärkten Einsatz von Wärmepumpen und Nah- bzw. Fernwärmenetzen möglich.

Die zukünftige Wärmeversorgung in Deutschland wird durch den Einsatz von Wärmepumpen und Nah- bzw. Fern-wärmenetzen bestimmt, um das Ziel der CO2-Neutralität bis spätestens 2050 zu erreichen. Die notwendigen Schritte dieser Transformation beschreibt zum Beispiel das aktuelle Forschungsprojekt des Fraunhofer-Instituts für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (Fraunhofer IEE) "Transformationspfade im Wärmesektor" [1].

Steigerung des Anteils von Wärmenetzen

Von derzeit rund elf Prozent müsste demnach der Anteil der Wärmenetze auf 37 Prozent steigen. Der überwiegende Rest würde künftig im "Massenmarkt Einfamilienhaus" über Wärmepumpen versorgt. Beim Ausbau von Wärmenetzen geht es um Netz-Neubau und Verdichtung bereits bestehender Strukturen, etwa durch den Aufbau von sogenannten Sekundärnetzen. Da Wärmenetze per se nicht "CO2-Neutral" sind – im Gegenteil: bei Wärmenetzen sind auch die Wärmeverluste zu beachten –, ist entscheidend, woher die Wärme kommt, die in Wärmenetze eingespeist wird. Genau hier liegt ein entscheidender Vorteil von Wärmenetzen: Es können unterschiedliche Technologien und ein Mix aus regional bzw. lokal vorhandenen Energieressourcen eingesetzt werden.

Grafik einer multivalenten Wärmeversorgung mit Wärmenetzen durch den Einsatz unterschiedlicher Technologien und eines Mixes aus regional bzw. lokal vorhandenen Energieressourcen.
Quelle: Rehau
Multivalente Wärmeversorgung mit Wärmenetzen durch den Einsatz unterschiedlicher Technologien und eines Mixes aus regional bzw. lokal vorhandenen Energieressourcen.

Durch Skalierungseffekte ist vielfach eine wirtschaftlich vorteilhafte Erschließung dieser Quellen möglich und eine im Vergleich zur dezentralen Einzelversorgung oft kostengünstigere Wärmebereitstellung. Neben der Wirtschaftlichkeit ist die Versorgungssicherheit entscheidend für den Erfolg und die Akzeptanz von Wärmenetzen. Die Langlebigkeit der eingesetzten Materialien spielt dabei eine wesentliche Rolle, da hier ein Großteil der Investition hineinfließt.

Wirtschaftlicher(er) Einsatz polymerer Rohrsysteme

Die Erfahrungen aus der Realisierung einer Vielzahl von Nahwärmenetzen für Wohnquartiere zeigen, dass durch den Einsatz von vorgedämmten polymeren Rohrsystemen (PMR) anstelle von Stahlrohrsystemen eine Einsparung von bis zu einem Drittel der Investitionskosten möglich ist. Erreicht wird dies durch die Verwendung flexibler Ringbundware, eine einfache Verarbeitung und die Reduktion des Tiefbauaufwands. Bei der Verbindungstechnik sei hier beispielhaft die bewährte Schiebehülsenpressverbindung von Rehau genannt sowie die werkzeuglose Clipmuffentechnik zur Nachisolierung der Verbindungstellen. Neben Rohrleitungsbauunternehmen sind auch versierte Installationsbetriebe in der Lage, ihre Kapazitäten beim Auf- bzw. Ausbau von Wärmenetzen erfolgreich einzubringen.

Ein Mann steht neben Rohren auf einer Baustelle.
Quelle: Rehau
Flexible vorgedämmte PE-Xa-Rohrsysteme als Bestandteil zukunftsweisender Nahwärmenetze.

Nicht überall macht der Einsatz einer rohrleitungsgebundenen Wärmeversorgung Sinn. Wichtige Kriterien sind beispielsweise die Wärmeliniendichte in kWh pro Trassenmeter und Jahr, also die transportierte Wärmemenge pro Meter, die mindestens 0,5 MWh/(m*a) erreichen muss. Da in Neubaugebieten zunehmend verdichtet gebaut wird, findet trotz steigender Dämmstandards in vielen Quartieren eine deutliche Überschreitung dieses Wertes statt. Typisch für den urbanen Raum ist die Realisierung von Geschosswohnungsbau, teilweise gepaart mit einzelnen Reihenhauszeilen.

Nachhaltigkeit durch Effizienz

Wärmeverluste der Wärmetransportleitungen können durch ein Bündel von Maßnahmen auf ein Minimum reduziert werden [2]. Neben der bedarfsgerechten Dimensionierung gehört dazu unter anderem die Qualität des verwendeten PU-Schaums, die Dämmstärke und natürlich das Temperaturniveau (Vorlauf- und Rücklauftemperatur) des Wärmeträgers. Eine hohe Effizienz des Wärmenetzes, etwa durch geringe Wärmeverluste, ist nicht nur nachhaltig, sondern auch Grundlage für eine dauerhaft kostengünstige Wärmebereitstellung.

Vielfach liegt der Fokus allerdings nur auf den Rohrleitungen, die Muffen an den Verbindungsstellen sowie Abzweigen werden nicht beachtet. Genau in diesem Bereich kommt es ebenfalls auf eine gute Dämmung an, die zum Beispiel durch kompakte Bauweise und vollständiges Ausschäumen des Hohlraumes mit einem 2-Komponentenschaum erreicht werden kann.

Wärmebild einer T-Clip-Muffe.
Quelle: Rehau
Darstellung der sehr guten Dämmwirkung anhand der geringen Oberflächentemperatur im Bereich einer T-Clip-Muffe von Rehau während des Betriebs.

Mittwoch, 09.09.2020

Von Olaf Kruse
Projektmanager Kommunale Wärmenetze – Nahwärme Rehau AG + Co