Ökologische Auswirkungen der Verdichtung der Fernwärmeabnahmestruktur

Zuletzt aktualisiert am 05.02.2017

Abstract

Ein wirtschaftlicher Ausbau und die Erweiterung der Fernwärmenetze erfordern eine Mindestabnahme an Wärme und die Bereitschaft der Abnehmer zum Anschluss an das Fernwärme-Netz. Das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz sieht dafür sogar einen Anschluss- und Benutzungszwang vor, welcher von den Bundesländern, Gemeinden und Gemeindeverbänden beschlossen werden kann. Beim Ausbau der Fernwärmesysteme tritt diese Technik mit den etablierten konventionellen und regenerativen Heizsystemen in Konkurrenz. Die Studie untersucht die Ökologischen Faktoren kumulierter Energieaufwand und CO2-Emissionen fossiler Einzelfeuerung und Fernwärmeversorgung in einer Mischsiedlung mit verschiedenen Anschlussgraden. Die Fernwärmeversorgung wird über eine Geothermieanlage mit Spitzenlastkessel bereitgestellt. Die Studie zeigt, dass eine zentrale Versorgung mit Geothermieanlage, Spitzenlastkessel und Fernwärmenetz ökologische Vorteile gegenüber der Einzelversorgung von Ein- und Mehrfamilienhäuser mit Niedertemperatur-/Brennwert-Ölkessel besitzt. Die untersuchten ökologischen Faktoren (kumulierter Energieaufwand und CO2 Emissionen) verbessern sich mit dem Grad des Anschlusses der fernwärmeversorgten Gebäude, wobei sich sowohl der kumulierte Energieaufwand als auch die CO2-Emissionen um Faktor fünf reduzieren lassen.

Allgemeiner Kontext und Zielsetzung

Ziel dieser Kurzstudie ist es zu zeigen, welche Umweltauswirkungen die Verdichtung eines Fernwärmenetzes mit sich bringt. Es werden die ökologischen Aspekte abhängig von Strukturmerkmalen, wie Besiedlungsdichte, Bebauungsart usw. zusammengestellt und daraus notwendige Voraussetzungen zum Fernwärmeausbau abgeleitet.

Ein Anschlusszwang könnte den Ausbau erst möglich machen bzw. beschleunigen, weil dadurch eine ausreichende Wärmeabnahme gesichert wird. Um die Umweltauswirkungen des Netzausbaus oder der Einzelversorgung zu bestimmen, muss das Gesamtbild von Erzeugung, Verteilung und Wärmeabnehmern aufgezeichnet und analysiert werden. Eine Betrachtung von Verdrängungseffekten z. B. gegenüber der Solarthermie oder Wärmepumpe ist nicht Bestandteil der vorliegenden Arbeit.

Vorgehensweise

Die in dieser Kurzstudie durchgeführten Arbeitsschritte sind in Abbildung 3-1 dargestellt.

Abbildung 3-1: Methodik zur ökologischen Untersuchung des Fernwärmesystems in Abhängigkeit der Fernwärmeabnehmerstruktur

 

Die einfließenden Parameter zur ökologischen Untersuchung des kumulierten Energieaufwandes (KEA) und der CO2-Emissionen der beiden Versorgungsvarianten werden im ersten Schritt festgelegt.

Als Grundlage für die ökologische Untersuchung wird eine Mischsiedlung bestehend aus Ein- und Mehrfamilienhäusern verschiedener Baualtersklassen definiert. Es werden folgende Möglichkeiten untersucht: Versorgung von 0 %, 60 %, 100 % der Mischsiedlung über eine Geothermieanlage mit Öl-Spitzenlastkessel. In der zweiten Variante wird die Versorgung der Ein- und Mehrfamilienhäuser durch einen Niedertemperatur-Ölkessel (NT) in den ersten 10 Jahren gewährleistet. Nach Ablauf der Restlaufzeit des Niedertemperatur-Ölkessels wird dieser durch einen Brennwert-Kessel (BW) mit einem höheren Nutzungsgrad ersetzt.

Ergebnisse

Im Ergebnis werden die Versorgungsvarianten gegenübergestellt. Die Auswertung zeigt den spezifischen kumulierten Energieaufwand und die spezifischen CO2-Emissionen.

In Abbildung 4-1 ist der kumulierte Energieaufwand für verschiedene Fernwärmeabnehmerstrukturen dargestellt.

Bild_4_1_650

Abbildung 4-1: Vergleich verschiedener Versorgungsstrukturen anhand des kumulierten Energieaufwands

Der spezifische kumulierte Energieaufwand erreicht im Fall „100% NT/BW-Ölkessel“ den höchsten Wert, dieser beträgt ca. 1,4 kWhPE/kWhth. Während des Betriebes spielt vor allem der hohe Anteil am KEA mit 1,37 kWhPE/kWhth eine entscheidende Rolle. Eine Verbesserung wird im Fall der „Mischversorgung“ erzielt. Der spezifische KEA liegt für diese Versorgungsstruktur bei ca. 0,74 kWhPE/kWhth.

Der geringste kumulierte Energieaufwand wird bei einer „100 % Fernwärmeversorgung“ mit ca. 0,30 kWhPE/kWhth erzielt. Die Nutzung geht mit ca. 0,28 kWhPE/kWhth in die Berechnung ein. Der kumulierte Energieaufwand der Herstellung beträgt ca. 5 % des gesamten KEA.

Die Berechnungen zeigen, dass durch den verringerten Brennstoffeinsatz (Öl) bei einer alternativen Versorgung mit Geothermie und Spitzenlastkessel der kumulierte Energieaufwand erheblich reduziert werden kann.

In Abbildung 4-2 sind die CO2-Emissionen für die verschiedenen Versorgungsvarianten aufgezeigt.

Oekologischer_Vergleich_700

Abbildung 4-2: Vergleich verschiedener Versorgungsstrukturen anhand der CO2-Emissionen

 

Die CO2-Emissionen zeigen ein ähnliches Bild wie der kumulierte Energieaufwand. Öl als Brennstoff ist der Hauptverursacher der hohen CO2-Emissionen in allen Versorgungsvarianten. Bei einer 100 %igen Versorgung durch Niedertemperatur-Ölkessel werden ca. 364 g/kWhth emittiert. Im Falle der „Mischversorgung“ kommt es zu einer Reduzierung der CO2-Emissionen auf rund 194 g/kWhth. Diese Reduktion ist auf die Substitution des Heizöls durch Geothermie zurückzuführen. Im Versorgungsfall durch „100 % Fernwärme“ entstehen noch CO2-Emissionen in Höhe von ca. 75 g/kWhth. Durch die Verwendung des Strommixes in Bayern errechnen sich niedrigere CO2-Emmisionen in der Fernwärmeversorgung. Hierdurch sinken die CO2-Emissionen in der Mischversorgung auf ca. 183 g/kWhth und im Versorgungsfall 100 % Geothermie auf ca. 55 g/kWhth.

Es zeigt sich, dass bei dieser theoretischen Vollversorgung durch die Geothermieanlage erhebliche CO2-Einsparungen gegenüber der Referenz möglich sind.

 

Anhänge:
Diese Datei herunterladen (KF_058.06_081203.pdf)Kurzbericht111 kB
Um unsere Webseite für Sie optimal zu gestalten verwenden wir Cookies. Durch die weitere Nutzung der Webseite stimmen Sie der Verwendung von Cookies zu.
Weitere Informationen zu Cookies erhalten Sie in unserer Datenschutzerklärung.
Einverstanden