Sie sind hier: Startseite > Produkte - Aktuelles > Umweltfreundliche Beschaffung > Energieversorgung / Wärmeversorgung / Fernwärmeversorgung
Letzte Änderung: 28.02.2011
Den Transport von thermischer Energie vom Erzeuger zu den Verbrauchern nennt man Fernwärme. Diese wird meist zum Heizen von Gebäuden und zur Bereitung von Warmwasser genutzt. Industriell wird Fernwärme in großem Maß auch als Prozesswärme eingesetzt. Der Transport erfolgt in einem wärmegedämmten Rohrsystem. Unter Fernheizung wird die Erschließung ganzer Städte oder Stadtteile verstanden. Werden einzelne Gebäude, Gebäudeteile oder kleinere Wohnsiedlungen durch eigene Wärmeerzeugung versorgt, spricht man von Nahwärme. Technisch und juristisch ist in beiden Fällen die korrekte Bezeichnung Fernwärme. Große Fernwärmenetze werden durch Heizkraftwerke, die in der Regel mit fossilen Energieträgern befeuert werden, gespeist. Kleinere Netze erlauben den Einsatz regenerativer Energien, wie zum Beispiel Biomasse.
Die Nutzung von Fernwärme ist grundsätzlich nur dort möglich, wo ein Fernwärmenetz vorhanden ist oder gebaut werden kann. Dort, wo ein Fernwärmenetz vorhanden ist, sollten Wärmebedarfe bevorzugt mit Fernwärme gedeckt werden – vor allem aus Klimaschutzaspekten. Hier sind insbesondere CO2-Einsparung und der Primärenergieeinsparung zu nennen. Fernwärme wird überwiegend in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen) erzeugt, bei der gegenüber der getrennten Erzeugung Primärenergie eingespart und Kohlendioxid-Emissionen vermieden werden. Insbesondere in Wohngebieten spielt darüber hinaus die Luftreinhaltung eine wichtige Rolle, da durch die Wärmeversorgung mit Fernwärme Heizungen und die damit unvermeidlichen Emissionen in Wohngebieten vermieden werden. [UBA 2007b]
Unterstützt wird die Fernwärmenutzung durch das novellierte KWK-Gesetz, das am 1.1.2009 in Kraft getreten ist. Der Aus- und Neubau von KWK-Anlagen wird durch einen gestaffelten KWK-Bonus für den erzeugten KWK-Strom gefördert. Die Wärmenutzung wird durch eine Investitionszulage von maximal 20 % für den Aus- und Neubau eines Wärmenetzes zusätzlich unterstützt. Kleinere Blockheizkraftwerke (BHKW), mit einer Leistung bis zu 50 kWe werden im Rahmen der Klimaschutzinitiative mit einem Investitionszuschuss gefördert. Die erzeugte Wärme kann über Nahwärmenetze verteilt werden. Dies bietet sich beispielsweise für Biogas-BHKW im ländlichen Raum an.
Der Anteil der mit Fernwärme beheizten Wohneinheiten lag im Jahr 2003 bei 13,7 %. In den östlichen Bundesländern ist der Anteil wesentlich höher als in den westlichen: Im Gegensatz zu 9 % im Westen werden hier 32 % der Haushalte mit Fernwärme versorgt. Bundesweit liegt die Wärmeleistung der Fernwärme derzeit bei rund 57.000 MWth. Die erzeugte Wärme wird über 1.400 Netze mit einer Gesamtlänge von ca. 19.000 Kilometern verteilt. Etwa 550 der rund 1.000 deutschen Energieversorgungsunternehmen beliefern die Haushalte mit Nah- und Fernwärme. [Vgl. AGFW 2008]
Die Kosten der Fernwärmeversorgung entwickeln sich entsprechend der Preise der Energieträger. Zusätzlich führen strukturelle Veränderungen zu einem Preisanstieg. Dafür ist auch die demografische Entwicklung in Deutschland verantwortlich. Weniger Geburten, Alterung und Abwanderungen führen – regional ausdifferenziert – immer stärker zum Rückgang der Bevölkerung. Faktoren, welche die Versorgungsunternehmen zwingen, die gleichbleibenden Fixkosten auf eine rückläufige Wärmenachfrage zu verteilen. Gleichzeitig werden immer mehr Gebäude energetisch saniert und es wird verstärkt Solarthermie zur Wärmeerzeugung eingesetzt. Das Resultat: Eine geringere Nachfrage nach Wärme. [UBA 2007a]
Mit einem weiteren Ausbau der Fernwärme, die in Heizkraftwerken erzeugt wird, könnte eine zusätzliche Reduktion von Emissionen, insbesondere von Kohlendioxid (CO2) erreicht werden. Zwar wurden die Fernwärmenetze in den letzten Jahren ausgebaut (Netzlänge und die Anzahl der Übergabestationen), trotzdem sind die Liefermengen rückläufig. Ein Grund dafür ist die verbesserte Wärmedämmung der Gebäude sowie die Installation solarthermischer Anlagen, welche die Nachfrage sinken lässt. Ein Ausbau der Wärmenetze sollte durch die Umstellung von Großkraftwerken, die bisher keine Fernwärmeauskopplung hatten sowie bei Fernwärmenetzen erfolgen, bei denen lediglich Großabnehmer angeschlossen sind, nicht aber die entlang der Fernwärmeleitungen liegenden Wohngebäude oder öffentlichen Liegenschaften (Netzverdichtung). Deren nachträglicher Anschluss scheitert jedoch oft an privatrechtlichen Hemmnissen oder Investitionskosten.
Bei der Planung neuer Wärmenetze für einen Ort oder eine Region sollten die Wärmebedarfe mit den jahreszeitlichen Lastgängen erfasst und dafür ein optimales Wärmekonzept unter Berücksichtigung der vorhandenen Gegebenheiten entwickelt werden. Insbesondere die Suche für eine sinnvolle Wärmenutzung im Sommer stellt dabei eine Herausforderung dar. Für Einrichtungen mit großem Kältebedarf, zum Beispiel Krankenhäuser oder Einkaufszentren, kann die Nutzung von Fernkälte interessant sein. Hier wird dem Kunden im Winter heißes Wasser geliefert, welches vor Ort Kälte mit Hilfe von Sorptionskältemaschinen erzeugt.
Wenn möglich, sollten nicht nur der Wärmebedarf der öffentlichen Hand betrachtet werden, sondern auch Wärmebedarfe von Privatleuten und Unternehmen einbezogen werden. Aufgrund der langen Lebens- und Abschreibungsdauer der installierten Anlagen zur Fernwärmeversorgung sollte die demografische Entwicklung im Planungsgebiet berücksichtigt werden. Gerade für die östlichen Bundesländer ist mit einer negativen Bevölkerungsentwicklung zu rechnen. Diese Entwicklung kann die Planung einer Fernwärmeversorgung aufgrund der langen Lebens- und Abschreibungsdauer der installierten Anlagen wesentlich beeinflussen.
Heute sehen sämtliche Bundesländer die Möglichkeit eines Anschluss- und Benutzungszwangs für Fernwärme vor, wobei lediglich Bayern dies auf Neubauten und Sanierungsgebiete beschränkt. Ermächtigungsgrundlage für die Einführung eines Anschluss- und Benutzungszwanges für Fernwärme sind in den alten Bundesländern die Gemeindeordnungen und in den neuen Bundesländern das Gesetz über die Selbstverwaltung der Gemeinden und Landkreise in der DDR (Kommunalverfassung vom 17. Mai 1990). Voraussetzung ist, dass er aus Gründen des "Gemeinwohls" oder der "Volksgesundheit" bzw. der Luftreinhaltung erforderlich ist. Der Anschluss- und Benutzungszwang der Gemeinden kann auch aus Gründen des allgemeinen Klimaschutzes, wie jetzt durch § 16 EEWärmeG klargestellt wurde, sowie durch einen Bebauungsplan gemäß § 9 Nr. 23 Baugesetzbuch eingeführt werden. Der Anschluss- und Benutzungszwang an die öffentliche Fernwärmeversorgung aus Gründen des Klimaschutzes ist nach einem Urteil des Bundesverwaltungsgerichtes (Urteil vom 25. Januar 2006, Aktenzeichen: BVerwG 8 C 13.05) rechtmäßig.
In der Praxis jedoch führen die Gemeinden heute immer seltener einen Anschluss- und Benutzungszwang für Fernwärme ein. Denn die Einführung eines selbigen führt nicht nur zu einer Anschluss- und Versorgungspflicht, sondern auch zu einer Monopolstellung des Versorgers, der dann die Preise vorgeben kann. Daher streben die meisten Gemeinden und Versorgungsbetriebe an, mit Hilfe eines preiswürdigen Angebots, großer Kundenfreundlichkeit und eines breiten Dienstleistungsangebots ihre Stellung im Energieversorgungsmarkt zu behaupten und auszubauen.
Zum Heizen mit Fernwärme wird warmes Wasser in wärmegedämmten Rohrleitungen vom Kraftwerk zur Verbrauchsstelle transportiert. Meist verlaufen die Rohrleitungen in der Erde, teilweise existieren auch oberirdische Freileitungen. Die Rohrleitungen von der Wärmequelle zu den Wärmeabnehmern (Wärmesenken) werden als Vorlauf, diejenigen von den Wärmesenken zurück zur Wärmequelle werden als Rücklauf bezeichnet. Zum Schutz der inneren Oberflächen vor Korrosionen und Härteausscheidungen ist das Wasser in den Rohren enthärtet. Oft ist das Wasser auch entsalzt, da entsalztes Wasser, verglichen mit enthärtetem Wasser, deutlich geringere Korrosionsraten besitzt.
Übliche Betriebstemperaturen für den Vorlauf in einem Fernwärmenetz sind 80-130 °C bei einem Betriebsdruck von 1,6-2,5 MPa (16-25 Bar). In kleineren Fernwärmenetzen mit niedrigeren Vorlauftemperaturen von 80-90 °C wird auch mit geringeren Betriebsdrücken von 0,4-1,0 MPa (4-10 Bar) gearbeitet.
In Altbauten mit bestehender Sammelheizungsanlage (Zentralheizung) lässt sich der Anschluss an das Fernwärmenetz einfach realisieren: Im Keller wird eine Fernwärmehausstation eingerichtet, die nicht größer als eine Waschmaschine ist. Die bestehende Heizungsinstallation wird meist weiter verwendet. Heizkessel, Öltank, Kohlekeller oder Schornstein werden nicht mehr gebraucht. In Mehrfamilienhäusern mit Einzelheizungsanlagen muss auf eine Sammelheizungsanlage umgerüstet werden. [Berliner Energieagentur 2009]
Fernwärme wird erzeugt in Heizwerken, großen Heizkraftwerken mit Kraft-Wärme-Kopplung, in Müllverbrennungsanlagen oder kleineren Blockheizkraftwerken. Verwendete Brennstoffe sind Kohle, Erdgas, Biogas, Öl, Holz und Holzprodukte, aber auch Müll in verschiedenen Zusammensetzungen und Aufbereitungsformen. Soweit möglich wird die Abwärme von Industriebetrieben, zum Beispiel von Raffinerien oder Stahlwerken, als Wärmequelle genutzt. In Island, aber auch in Mitteleuropa, erzeugen auch Geothermiekraftwerke Fernwärme.
Durch Fernwärme wurden nach Angaben der Arbeitsgemeinschaft für Wärme und Heizkraftwirtschaft (AGFW) 2002 7,5 Mio. Tonnen weniger des Treibhausgases CO2 emittiert, als bei Nutzung von Einzelfeuerungen ausgestoßen worden wären. Auch die innerstädtische Luftqualität verbessert sich durch Fernwärme, ersetzt sie doch viele Einzelfeuerungen und somit Emissionen in Wohngebieten. Bei der zentralen Erzeugung lassen sich die anfallenden Schadstoffe durch entsprechende Abgasreinigung leichter verringern als bei kleinen dezentralen Heizungsanlagen. Allerdings entstehen über die Verteilungsleitungen trotz bester Wärmedämmung Wärmeverluste, die den Gesamtnutzungsgrad des Systems Heizwerk-Fernwärme reduzieren. [AGFW 2008]
Tabelle 1: Treibhausgasemissionen von KWK-Wärme und KWK-Strom bei verschiedenen Versorgungssystemen
Quelle: [UBA 2008]: Bestimmung spezifischer Treibhausgas-Emissionsfaktoren für Fernwärme.
Im Heizwerk werden Primärenergieträger wie Kohle, Erdgas oder Biomasse verbrannt, um Wärme für die Warmwasserversorgung und Raumbeheizung zu erzeugen. Ein Heizwerk liefert keinen Strom. Reine Heizwerke werden immer seltener eingesetzt. Stattdessen sollen Heizkraftwerke, die Wärme und Strom gleichzeitig erzeugen (Kraft-Wärme-Kopplung), vorrangig eingesetzt werden. Zurzeit werden 83 % der Fernwärme in KWK-Anlagen produziert (vgl. AGFW Branchenreport 2008) Die gleichzeitige Produktion ist besonders energieeffizient, bis zu 40 % Primärenergie wird gespart – der Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid verringert sich entsprechend. Eine besonders günstige CO2-Bilanz haben Biomasseheizkraftwerke oder solare Nahwärmesysteme.
Zum überwiegenden Teil werden für die Fernwärmeerzeugung fossile Energieträger (Kohle und Gas) eingesetzt.
Die Verbrennung von Kohle erzeugt, verglichen mit anderen fossilen Energieträgern pro nutzbarem Energiegehalt, die größte Menge an CO2: ca. 430 g CO2/kWh bei Braunkohle, ca. 375 g CO2/kWh bei Steinkohle. Bei der Verbrennung von Kohle wird außerdem Schwefeldioxid frei. Die Verbindung ist verantwortlich für den Sauren Regen. Bei modernen Kohlekraftwerken verhindern Rauchgasentschwefelungsanlagen die direkte Abgabe von Schwefeldioxid an die Umwelt. Braunkohle wird im Tagebau gewonnen, der einen hohen Flächenverbrauch verursacht.
Bei der Verbrennung von Erdgas wird weniger Kohlendioxid emittiert als bei der Verbrennung von Kohle, da auch aus der Reaktion von Sauerstoff mit Wasserstoff aus dem Methan thermische Energie frei gesetzt wird. Das Endprodukt für diese Teilreaktion ist Wasser. Durch das günstige Verhältnis zwischen Kohlenstoff und Wasserstoff im Verhältnis 1:4 entsteht bei der Verbrennung von Erdgas weniger CO2, ca. 219 g CO2/kWh. [Öko-Institut 2007]
Besonders effizient wird Erdgas in Gas-und-Dampf-Kombikraftwerken genutzt. Die Gas- und Dampfturbinen-Technik (GuD) kombiniert die Prinzipien eines Gasturbinenkraftwerkes und eines Dampfkraftwerkes. Eine Gasturbine dient dabei als Wärmequelle für einen nachgeschalteten Abhitzekessel, der wiederum als Dampferzeuger für die Dampfturbine wirkt. Kombikraftwerke gehören mit Wirkungsgraden von bis zu ca. 60 % zu den effizientesten konventionellen Kraftwerken. Dank kurzer Startzeiten und schneller Lastgradienten sind sie ideale Mittellast-Kraftwerke.
Im ländlichen Raum werden immer mehr kleine Nahwärmenetze gebaut, über die zum Beispiel die Wärme aus Biogas-BHKW im Ort verteilt werden. Kleinere BHKW, mit einer Leistung bis zu 50 kWel werden im Rahmen der Klimaschutzinitiative mit einem Investitionszuschuß gefördert.
Die Verwendung von Biomasse für die Erzeugung von Fernwärme bietet folgende Optionen:
Als flüssige Brennstoffe aus Biomasse kommen biogene Kraftstoffe (Biodiesel, Bioethanol) und Pflanzenöle (Raps- oder Sonnenblumenöl) in Betracht. Die Nutzung flüssiger Bioenergieträger besitzt die größte Flexibilität hinsichtlich Anlagenstandort und Anlagengröße und kann auf erprobte und etablierte Technologien aufbauen. Aus technischer Sicht bietet sich somit ein großes Einsatzpotenzial für die netzgebundene Wärmebereitstellung.
Große thermische Solaranlagen mit saisonalen Wärmespeichern haben die Aufgabe, Sonnenwärme im Winter zur Verfügung zu stellen. Die von den Sonnenkollektoren gewonnene Wärme wird zur Heizzentrale transportiert und bei Bedarf direkt an die Gebäude verteilt. Die Kollektoren sind in der Regel auf den Dächern der Gebäude montiert oder in die Dachkonstruktion integriert. Die Kollektoren sollten möglichst nah an der Heizzentrale liegen. Solare Nahwärmeanlagen mit Langzeit-Speichern können die zeitliche Diskrepanz zwischen dem maximalen Solarstrahlungsangebot im Sommer und dem höchsten Wärmebedarf im Winter ausgleichen. Die Wärme wird entweder direkt im Untergrund oder in künstlich geschaffenen Behältern gespeichert. Eine optimale Lösung bei der Konstruktion von Langzeitspeichern hat sich bisher noch nicht etabliert. Solar unterstützte Nahwärmeanlagen mit Kurzzeit-Wärmespeichern werden vorzugsweise in die Wärmeversorgung großer Mehrfamilienhäuser oder ganzer Wohnsiedlungen eingebunden. Durch die niedrigeren Systemkosten, bezogen auf die Dachfläche, ergeben sich Kostenvorteile solarer Großanlagen im Vergleich zu Kleinanlagen.
Für die Wärmeversorgung von Siedlungen oder gewerblichen Wärmeverbrauchern kann die geothermische Energie aus Gesteinsschichten ab zwei Kilometern Tiefe genutzt werden. In Mitteleuropa liegt vielerorts die Temperaturzunahme bei mehr als 30 °C je Kilometer Tiefe. Diese Wärme steht geothermalen Heizanlagen und Kraftwerken kontinuierlich zur Verfügung. Laut Schätzungen des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit kann die Tiefengeothermie jährlich bis zu 330 TWh Wärme bereitstellen. Das entspricht etwa 20 % des nationalen Wärmebedarfs. In der Vergangenheit kam es bei Tiefengeothermieprojekten zu Erderschütterungen (Seismizität), die zeigen, dass eine sorgfältige Planung unerlässlich ist.
Siedlungsabfälle werden in Hausmüllverbrennungsanlagen verbrannt. Hier fällt Wärme an, die zur Strom- und Nutzwärmeerzeugung verwendet werden kann. Dadurch werden fossile Brennstoffe eingespart. Abfallverbrennungsanlagen vermeiden so etwa 9,8 Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr. Davon entfallen auf die Stromabgabe 4,69 Millionen Tonnen pro Jahr und auf die Wärmeabgabe 5,14 Millionen Tonnen pro Jahr. Rechnet man die aus dem Behandlungsprozess resultierenden Kohlendioxid-Emissionen dagegen, ergibt sich eine Nettoentlastung von etwa 3,6 Millionen Tonnen Kohlendioxid jährlich. [Bilitewski 2006]
Bei Fertigungsprozessen in Industrie- oder Gewerbebetrieben kann bislang ungenutzte Wärme anfallen, die für die Wärmeversorgung zur Verfügung stehen könnte. Sind die Entfernungen zwischen solchen Wärmequellen und Wärmeabnehmern nicht zu groß, kann es sich lohnen, die Abwärme mit Fernwärme zum Beheizen der Gebäude zu transportieren. Zu berücksichtigen ist auch, dass die Zeiten, in denen Wärme produziert wird, möglichst deckungsgleich mit den Zeiten der Wärmenachfrage sind.
Für Fernwärme gibt es keine Umweltzeichen.
Grundlage für die Versorgung mit Fernwärme ist ein Wärmeliefervertrag. Er basiert unter anderem auf dem BGB und der Verordnung über allgemeine Bedingungen für die Versorgung mit Fernwärme (AVBFernwärmeV, Verordnung des Bundesministers für Wirtschaft vom 20. Juni 1980 (BGBl. I, S. 742) - geändert durch die Verordnung zur Änderung der energiesparrechtlichen Vorschriften vom 19. Januar 1989 BGBl. I, S. 112).
Vertragspartner ist derjenige, der die Verfügungsbefugnis über den Hausanschluss hat, in der Regel der Wohnungs- oder Gebäudeeigentümer. (§ 2 Abs. 2 AVBFernwämeV, so auch Landgericht Frankfurt/Main RdE 1989, Seite 165f.)
Wer an der Versorgung mit Fernwärme interessiert ist, sollte vorab folgende Punkte klären:
Die größten deutschen Fernwärmenetze sind in Berlin, Flensburg, Hamburg und Mannheim zu finden.
Das Berliner Fernwärmenetz ist das größte im gesamten westeuropäischen Raum. 27 % der Gebäude in der Hauptstadt werden zurzeit mit Fernwärme beheizt. Insgesamt ist das Berliner Fernwärmenetz über 1.500 Kilometer lang. Rund 326.000 Kubikmeter Wasser zirkulieren im System. Im Bezirk Mitte versorgt ein einziges Heizkraftwerk über 60.000 Wohnungen und 500 Großkunden mit Wärme. Herzstück des Netzes sind mehrere große Gas- und Dampfturbinen. [BEA 2009]
Die günstigsten Fernwärmepreise bei einer Anschlussdichte von über 90 % hat Flensburg. Bereits 1969 begann man dort mit dem Ausbau des Versorgungsnetzes. Das stadteigene Kraftwerk wurde 1971 zum Heizkraftwerk mit 170 Megawatt elektrischer und 800 Megawatt thermischer Leistung umgebaut. Vier Reserveheizwerke garantieren die Versorgungssicherheit. Große Mengen von CO2-, Staub- und anderen Emissionen sind während mehr als 30 Jahren vermieden worden. [Duske 2007]
Quelle: Berliner Energieagentur und Umweltbundesamt, 21.06.2010