Kommunale Wärmeplanung Kiel: Potenzialanalyse für Luftwärmepumpen
Im Rahmen der Kommunalen Wärmeplanung (KWP) der Landeshauptstadt (LH) Kiel haben wir eine Potenzialanalyse für dezentrale Luftwärmepumpen durchgeführt. Mit unseren gebäudescharfen Modellen lassen sich für das gesamte Kieler Stadtgebiet je Einzelgebäude Aussagen treffen, ob auf dem Grundstück eine Luftwärmepumpe unter Einhaltung gesetzlicher Anforderungen zum Schallschutz installiert werden kann.
Motivation
Gemäß Klimaschutzgesetz muss Deutschland bis 2045 die Wärmeversorgung klimaneutral gestalten. Mit dem im Januar 2024 in Kraft getretenen Wärmeplanungsgesetz (WPG) wurden Kommunen verpflichtet, eine KWP durchzuführen. In Schleswig-Holstein ist die KWP durch das Energiewende- und Klimaschutzgesetz (EWKG) geregelt. Dieses Gesetz verpflichtet bestimmte Kommunen, darunter Ober- und Mittelzentren, zur Erstellung von Wärmeplänen bis Ende 2024 und damit früher als das WPG auf Bundesebene. Die LH Kiel fällt als Oberzentrum in diese Regelung.
Zielsetzung
Eine KWP beinhaltet die Schritte Bestandsanalyse, Potenzialanalyse, Zielszenario und Umsetzungsstrategie. Im Rahmen der Potenzialanalyse werden Potenziale für Technologien zur Wärmebereitstellung aus Erneuerbaren Energien ermittelt. Dezentrale Wärmepumpen spielen dabei eine wichtige Rolle. Luftwärmepumpen machen derzeit und voraussichtlich auch in Zukunft den größten Anteil an dezentralen Wärmepumpen in Deutschland aus. Ziel der FfE-Arbeiten im Rahmen der Kieler Wärmeplanung war es, kleinräumige Aussagen zur grundsätzlichen Machbarkeit von Luftwärmepumpen unter Einhaltung gesetzlicher Anforderungen zum Schallschutz zu treffen. Denn Luftwärmepumpen verursachen Schallemissionen. Ein zentraler Aspekt ist daher der Abstand von potenziellen Aufstellorten von Luftwärmepumpen zu Nachbarwohngebäuden. Mit der nachfolgend beschriebenen Methodik wurde analysiert, wo im Kieler Stadtgebiet welche Bedingungen für die Eignung von Luftwärmepumpen vorherrschen.
Methodik
Ob eine Luftwärmepumpe installiert und betrieben werden kann, hängt neben dem bestehenden Heizungssystem (Heizkörper, Rohrsystem) vor allem davon ab, ob gesetzliche Grenzwerte zum Schallschutz eingehalten werden können. Die im Rahmen des Projekts Wärmepumpen-Ampel entwickelten Modelle zur Ermittlung von dezentralen Potenzialen für Luftwärmepumpen unter Berücksichtigung des Schallschutzes wurden in dieser und weiteren KWPs weiterentwickelt und auf die Einzelgebäudedaten in Kiel angewandt. Um das Potenzial quantifizieren zu können, ist die Beantwortung der folgenden drei Fragen erforderlich:
Wie laut sind Luftwärmepumpen? (Schallemissionen)
Die Schallemissionen von Luftwärmepumpen wurden einer Analyse von Herstellerdaten zu gut 100 Anlagen aus dem Projekt Wärmepumpen-Ampel entnommen.
Wie laut darf das Geräusch der Luftwärmepumpen am Immissionsort (Nachbarwohngebäude) sein?
Über Geodaten zum Flächennutzungsplan konnten den Gebäuden spezifische Immissionsgrenzwerte je nach Gebietskategorie (vgl. TA Lärm, BImSchG [1]) zugewiesen werden.
Wo stehen Luftwärmepumpen und wie weit ist die Entfernung zum Immissionsort?
Für jedes Einzelgebäude wurden potenzielle Aufstellorte und deren Abstand zu benachbarten Wohngebäuden mithilfe einer GIS-Analyse ermittelt. Abbildung 1 zeigt schematisch den Ablauf der GIS-Analyse zur Ermittlung des limitierenden Abstands zwischen Aufstellorten und Nachbarwohngebäuden.
Aus den geltenden Schallschutz-Grenzwerten, den Emissionen der Geräte und den limitierenden Abständen zwischen Aufstellort und Nachbarn wurde je Gebäude ein Wärmebereitstellungspotenzial ermittelt und den Wärmebedarfen aus der Bestandsanalyse gegenübergestellt. Dadurch lässt sich ableiten, welche Gebäude potenziell mit Luftwärmepumpen versorgungsfähig sind und welche nicht.
Eine detaillierte Beschreibung der Methodik beinhaltet der Abschlussbericht der Kieler Wärmeplanung.
Ergebnisse
Die Analyse zeigt, dass rund 68 % der Gebäude in Kiel aus Schallschutzsicht mit Luftwärmepumpen versorgt werden können. Vor allem in dezentral zu versorgenden Gebieten ist der Anteil hoch. Abbildung 2 zeigt die Ergebnisse auf Baublockebene.
Teilweise gibt es Gebiete, die sich weder für ein Wärmenetz eignen und zudem teilweise geringe Potenziale für Luftwärmepumpen aufweisen. Diese wurden als dezentral zu versorgende Gebiete mit besonderem Beratungsangebot ausgewiesen. Das sind Gebiete, wo aufgrund enger Bebauung die gesetzlichen Regelungen zum Schallschutz nicht bei allen Gebäuden eingehalten werden können. In diesen Gebieten wurde eine Detailanalyse von Reihenhäusern durchgeführt. Insbesondere Reihenmittelhäuser weisen aufgrund der begrenzten Aufstellmöglichkeiten und den geringen Abständen zu Nachbargebäuden ein vergleichsweise niedriges Potenzial auf. Im Rahmen der Detailanalyse wurde geprüft, ob sich das Potenzial erhöht, wenn sich Reihenhauskomplexe gemeinschaftlich über eine zentrale Luftwärmepumpe an einer Kopfseite des Komplexes versorgen anstatt jedes einzelne Haus sich selbst. Das Potenzial für die untersuchten Reihenhäuser in den dezentralen Gebieten mit besonderem Beratungsangebot erhöhte sich dadurch von 47 auf 68 %. Die genaue technische Umsetzung (Leitungen, Platzierung der Inneneinheiten, …) und konkrete Regelungen unter Berücksichtigung der Interessen verschiedener Gebäudeeigentümer:innen solcher Gebäudenetze müssen in der Praxis geprüft werden.
Die Ergebnisse fließen in das räumliche Konzept der Kieler Wärmeplanung ein, die das Stadtgebiet in Bereiche einteilt, die sich entweder für einen Fernwärmeausbau eignen, oder wo Nahwärmenetze eine sinnvolle Option sind, oder wo eine dezentrale Eigenlösung für die Gebäude möglich ist.
Projektpartner
Die Potenzialanalyse wurde im Unterauftrag von Averdung Ingenieure & Berater für die LH Kiel durchgeführt. Weitere an der KWP Kiel beteiligte Institutionen waren ZEBAU (Zentrum für Energie, Bauen, Architektur und Umwelt) und Prognos.
Weitere Informationen
- Kommunale Wärmeplanung in Kiel
- EE-Wärmepotenzialstudie im Rahmen der Kommunalen Wärmeplanung Hamburg
- Wärmepumpen-Ampel
Literatur
[1] Sechste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm – TA Lärm). Ausgefertigt am 26.8.1998, Version vom 1.6.2017; Bonn: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, 2017.