Fernwärme ist eine Form der zentralen Wärmeversorgung von Wohngebäuden und Gewerbebauten über Liegenschaftsgrenzen hinweg. Dabei wird Warmwasser und Heizwärme über Rohrleitungsnetze von Versorgern zu den Verbrauchern transportiert. Das Besondere an der Fernwärme ist, dass die Wärme meist von Heizkraftwerken mit Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt und über Pump- und Übergabestationen an die Verbraucher geliefert wird. Durch dieses System kann Fernwärme in einem Umkreis von bis zu 20 Kilometern vom Kraftwerk entfernt genutzt werden.
Eine wesentliche Komponente des Fernwärmesystems ist der geschlossene Heizkreislauf, bei dem das abgekühlte Wasser wieder dem Fernwärmenetz zugeführt wird. Dadurch wird ein effizienter Wärmeaustausch gewährleistet. Die Wärmequelle für Fernwärme kann aus verschiedenen Energiequellen stammen, darunter fossile Brennstoffe, Müllverbrennung, Industriewärme, Solarthermie und Wärmepumpen.
Das Transportmedium für Fernwärme ist Wasser, das über ein wärmeisoliertes Rohrsystem zum Kunden gelangt. Die Länge der Fernwärme-Rohrleitungsnetze ist begrenzt, da beim Transport Wärme verloren geht. Fernwärme wird vor allem in dicht besiedelten Gebieten mit vielen Wärmeproduzenten eingesetzt, um eine effiziente und umweltfreundliche Wärmeversorgung zu gewährleisten.
Die Vorteile von Fernwärme liegen in ihrer Effizienz und Umweltfreundlichkeit. Durch die Kraft-Wärme-Kopplung in Heizkraftwerken kann gleichzeitig Wärme und Strom erzeugt werden, wodurch der Einsatz von Primärenergie optimiert wird. Außerdem ermöglicht Fernwärme eine Reduzierung des CO2-Ausstoßes im Vergleich zu dezentralen Heizsystemen. Durch die Nutzung verschiedener Energiequellen kann zudem ein flexibles und nachhaltiges Wärmekonzept realisiert werden.
Wie funktioniert Fernwärme?
Fernwärme ist eine Methode, um Haushalte mit Energie für die Warmwasserbereitung und Heizung zu versorgen. Dabei wird heißes Wasser über Rohrleitungen von Versorgern zu den Verbrauchern transportiert. Dieser Prozess basiert auf einem geschlossenen Heizkreislauf. Die Wärme wird hauptsächlich von Heizkraftwerken erzeugt, die die Kraft-Wärme-Kopplung nutzen. Dies bedeutet, dass sowohl Elektrizität als auch Wärme gleichzeitig erzeugt werden. Fernwärme kann aus verschiedenen Energiequellen gewonnen werden, darunter fossile Brennstoffe, Müllverbrennung, Industriewärme, Solarthermie und Wärmepumpen.
Die Wärmeenergie, die in den Heizkraftwerken erzeugt wird, wird auf das Wasser übertragen, das durch ein isoliertes Rohrsystem strömt. Dieses Wasser dient als Transportmedium für die Fernwärme. Die Länge der Rohrleitungen variiert je nach Region, liegt jedoch normalerweise zwischen wenigen hundert Metern und etwa 30 Kilometern. Diese Länge begrenzt den Einsatz von Fernwärme auf kleine bis mittlere Entfernungen.
Das abgekühlte Wasser wird zurück in das Fernwärmenetz geleitet und erneut erhitzt, um den Kreislauf fortzusetzen. Fernwärme wird oft in dicht besiedelten Gebieten eingesetzt, in denen es viele Wärmeproduzenten gibt. Dies ermöglicht eine effiziente Nutzung von Energiequellen und senkt den individuellen Energieverbrauch in den Haushalten. Fernwärme ist eine nachhaltige Alternative und trägt zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes bei.
Komponenten Fernwärme
Eine Fernwärmeübergabestation spielt eine entscheidende Rolle bei der Übergabe von Wärme, insbesondere Fernwärme, vom Fernwärmelieferanten an den Verbraucher. Um diese Funktion zu erfüllen, setzt eine Übergabestation verschiedene Komponenten ein, die für den reibungslosen Betrieb des Systems unerlässlich sind.
Die wichtigsten Komponenten einer Übergabestation sind:
- Wärmetauscher: Dieser ermöglicht die Erwärmung des Heizungswassers und separiert es von der Fernwärmequelle.
- Regler: Der Regler überwacht und steuert die Temperatur und den Druck in der Übergabestation, um einen optimalen Wärmefluss zu gewährleisten.
- Ventile: Diese Komponenten kontrollieren den Durchfluss des Heizungs- und Trinkwassers in der Übergabestation und ermöglichen eine präzise Regelung.
- Schmutzfänger: Schmutzfänger sorgen dafür, dass Verunreinigungen in den Rohr- und Leitungssystemen vermieden werden, was die Effizienz des gesamten Systems verbessert.
Neben diesen Hauptkomponenten umfasst eine Übergabestation auch weitere Bauteile wie einen Wärmezähler, der die verbrauchte Wärmeenergie misst, und eine Hauptabsperreinrichtung, die das Öffnen und Schließen der Rohrleitungen ermöglicht. Manometer und Thermometer erfassen Druck und Temperatur im Vorlauf und Rücklauf, während ein Regler den Sollwert mit dem Istwert vergleicht und die Regelung entsprechend beeinflusst.
In der Nahwärmeversorgung werden Übergabestationen aus dem Fernwärmebereich oft als unnötig komplex angesehen. Dennoch sind diese Komponenten entscheidend für einen effizienten und zuverlässigen Betrieb des Fernwärmenetzwerks, um den Verbrauchern eine nachhaltige und kostengünstige Wärmeversorgung zu bieten.
Vor- und Nachteile von Fernwärme
Fernwärme, auch bekannt als Fernwärmeversorgung, bietet sowohl Vor- als auch Nachteile. Es ist wichtig, diese Aspekte sorgfältig abzuwägen, bevor man sich für einen Fernwärmeanschluss entscheidet. Im Folgenden werden die Vor- und Nachteile der Fernwärme beleuchtet, inklusive Umweltauswirkungen und Kostenüberlegungen.
Vorteile der Fernwärme
- Komfort: Fernwärme wird gebrauchsfertig ins Haus geliefert und steht das ganze Jahr über zur Verfügung.
- Platzersparnis: Da kein Heizkessel oder Lagerraum für Brennstoffe benötigt wird, spart man Platz.
- Keine Wartungskosten: Da die Wärme im Kraftwerk erzeugt wird, entfallen Verbrennungsabgase und Ruß, was Wartungskosten einspart.
- Kein Brennstoffbezug oder -raum: Der Fernwärmekunde muss sich nicht um die Beschaffung, Vorfinanzierung und Lagerung von Brennstoffen kümmern.
- Einfache Bedienung: Die Bedienung ist einfach und Wartungsarbeiten werden automatisch vom Fernwärmelieferanten durchgeführt.
- Weniger CO2-Emissionen: Fernwärme aus Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen weist eine gute CO2-Bilanz auf.
Nachteile der Fernwärme
- Fossile Brennstoffe mindern die Umweltbilanz: Die meisten Fernwärmeanlagen werden noch mit fossilen Brennstoffen betrieben, was sich negativ auf die Umweltbilanz auswirkt.
- Wärmeverluste durch Transport: Aufgrund langer Transportwege geht ein Teil der produzierten Wärme verloren, was den Wirkungsgrad der Fernwärme verringert.
- Langfristige Vertragsbindung: Ein kurzfristiger Wechsel des Anbieters ist nicht möglich und die Preise für Fernwärme können höher sein als bei Öl- oder Gasheizungen.
- Teilweise höhere Kosten: Die Verbrauchskosten für den Betrieb können bei Fernwärme höher sein als bei konventionellen Heizungen, und die Fernwärmepreise können regional stark variieren.
- Verfügbarkeit: Fernwärme ist vor allem in stark besiedelten Ballungsräumen verfügbar und in ländlichen Gebieten oft nicht verfügbar.
- Bindung an Heizungsart: Ein kurzfristiger Wechsel der Heizungsart ist nicht möglich, da man langfristig an die Fernwärme gebunden ist.
Es ist wichtig, die Vor- und Nachteile der Fernwärme je nach den regionalen Gegebenheiten genau abzuwägen, bevor man eine Entscheidung trifft.
Fernwärme vs. Einzelheizung: Vergleich der Effizienz, Kosten und Umweltauswirkungen
Fernwärme und Einzelheizung sind zwei verschiedene Arten der Raumheizung. Beide Systeme haben ihre Vor- und Nachteile, die bei der Entscheidung für die geeignete Heizungsart sorgfältig abgewogen werden sollten.
Die Fernwärme bietet einige Vorteile gegenüber der Einzelheizung. Sie wird gebrauchsfertig ins Haus geliefert und steht das ganze Jahr über zur Verfügung. Dadurch bietet sie einen hohen Komfort für die Bewohner. Zudem entfällt der Platzbedarf für einen Heizkessel und den Lagerraum für Brennstoffe, da die Wärme bereits im Kraftwerk erzeugt wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass keine Wartungskosten für den Heizkessel entstehen, da die Wartungsarbeiten automatisch vom Fernwärmelieferanten durchgeführt werden. Auch der Brennstoffbezug und -raum entfallen, da der Fernwärmekunde sich nicht um die Beschaffung, Vorfinanzierung und Lagerung von Brennstoffen kümmern muss. Zudem haben Fernwärmeanlagen aus Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen eine gute CO2-Bilanz, was zu einer besseren Umweltbilanz führt.
Trotz dieser Vorteile gibt es auch einige Nachteile der Fernwärme. Bei den meisten Fernwärmeanlagen werden noch fossile Brennstoffe verwendet, was die Umweltbilanz mindert. Zudem kommt es aufgrund der langen Transportwege zu Wärmeverlusten. Ein weiterer Nachteil ist die langfristige Vertragsbindung, ein kurzfristiger Anbieterwechsel ist nicht möglich. Die Verbrauchskosten für den Betrieb sind oft teurer als bei konventionellen Heizungen. Außerdem ist Fernwärme vor allem in stark besiedelten Ballungsräumen verfügbar und in ländlichen Gebieten oft nicht vorhanden. Ein kurzfristiger Wechsel der Heizungsart ist nicht möglich, was bei individuellen Heizungen der Fall wäre.
Bevor eine Entscheidung für einen Fernwärmeanschluss getroffen wird, sollten die individuellen regionalen Gegebenheiten sorgfältig abgewogen werden. Effizienz, Kosten und Umweltauswirkungen sind wichtige Faktoren, die in die Entscheidung einfließen sollten.
Erzeugung von Fernwärme: Verschiedene Methoden zur Wärmeerzeugung in Fernwärmenetzen
Die Erzeugung von Fernwärme kann auf verschiedene Weisen erfolgen, darunter die effiziente Kraft-Wärme-Kopplung und die Nutzung erneuerbarer Energien. In Deutschland werden derzeit etwa 85 Prozent der Fernwärme in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt, wodurch eine Energieeinsparung von 30 bis 50 Prozent im Vergleich zur getrennten Erzeugung von Strom und Wärme erreicht wird. Bei der Kraft-Wärme-Kopplung können konventionelle Brennstoffe wie Braunkohle, Steinkohle, Erdöl und Erdgas verwendet werden, aber auch erneuerbare Energien können effizient eingesetzt werden.
Es gibt verschiedene Technologien zur Erzeugung von Fernwärme, die im Folgenden näher erläutert werden:
- Blockheizkraftwerke (BHKW): Diese modular aufgebauten Anlagen nutzen Verbrennungsmotoren (Diesel- oder Gasmotoren) oder Gasturbinen zur Gewinnung von elektrischer Energie und Wärme. Je nach Motortyp und Anlagengröße liegen die Wirkungsgrade zwischen 30 und 50 Prozent. Durch die Nutzung der im Kühlwasser und Motorenöl enthaltenen Abwärme können Gesamtausnutzungsgrade von über 90 Prozent erreicht werden. Blockheizkraftwerke können bis zu 40 Prozent Primärenergie einsparen.
- Entnahme-Kondensationsmaschinen: Diese Dampfturbinen ermöglichen die Entnahme von Dampf bei unterschiedlichen Druckstufen zur Erzeugung von Fernwärme oder für industrielle Prozesse. Durch die Nutzung der in den Abgasen enthaltenen Energie zur Wärmeerzeugung werden Ausnutzungsgrade von bis zu 90 Prozent erreicht.
- Abhitzekessel: Durch den Einsatz eines Abhitzekessels hinter einer Gasturbine kann die eingesetzte Primärenergie wirkungsvoll genutzt werden. Die Abgase der Gasturbine werden zur Stromerzeugung genutzt, während ihr Energiegehalt zur Wärmeerzeugung genutzt wird. Bei voller Wärmeverwertung sind Nutzungsgrade von über 80 Prozent möglich.
- Kombinierte Gas- und Dampfturbinen: Bei dieser Anlagenform werden Gas- und Dampfturbinen miteinander kombiniert. Die Abgase strömen über einen Abhitzekessel, mit dem Dampf erzeugt wird. Eine nachgeschaltete Dampfturbine erzeugt zusätzlich Strom. Durch diese Kombination können im Vergleich zum reinen Strombetrieb wesentlich höhere Wirkungsgrade erreicht werden. Im gekoppelten Betrieb können Ausnutzungsgrade von 90 Prozent erreicht werden.
Zusätzlich zur Kraft-Wärme-Kopplung werden vermehrt erneuerbare Wärmeerzeuger in Wärmenetze eingebunden, um das Klima weiter zu schonen. Hierbei werden klimaschonende Brennstoffe wie Biomasse oder Biogas eingesetzt, aber auch Umweltwärmequellen oder Abwärmequellen können sinnvoll genutzt werden. Großwärmepumpen nutzen thermische Energie aus einer beliebigen Wärmequelle auf einem geringen Temperaturniveau und machen diese auf einem höheren Temperaturniveau für die Fernwärme nutzbar. Diese Anlagen werden in der Regel mit Strom betrieben und eignen sich daher ideal als Technologie der Sektorenkopplung. Durch die Nutzung erneuerbarer Wärme in Wärmenetzen können signifikante CO2-Einsparungen erzielt werden.
Nutzung von Fernwärme in Deutschland
Die Nutzung von Fernwärme ist ein wichtiger Bestandteil in der Wärmeversorgung von Gebäuden in Deutschland. Fernwärme ermöglicht es, Heizwärme und Heißwasser direkt zu liefern, ohne dass jedes Gebäude eine eigene Heizungsanlage benötigt. Dadurch kann Fernwärme dazu beitragen, den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen zu reduzieren. In Deutschland geht mehr als die Hälfte des Energieverbrauchs auf das Heizen von Häusern, Büros, Gewerbe und Industrie zurück.
Ein wichtiger Schritt zur Dekarbonisierung der Wärmenetze ist die Umstellung auf erneuerbare Energien. Der Anteil erneuerbarer Energien in der Fernwärme in Deutschland ist seit 2010 kontinuierlich gestiegen und betrug im Jahr 2020 rund 17,8 Prozent der erzeugten 126 Milliarden Kilowattstunden Fernwärme. Dabei kommen Technologien wie Großwärmepumpen, Solarthermieanlagen, Geothermieanlagen und KWK-Anlagen mit Biomasse oder grünem Wasserstoff zum Einsatz.
Obwohl die Fernwärme in Deutschland aktuell nur etwa acht Prozent des gesamten Gebäude- und Prozesswärmebedarfs abdeckt, wird angestrebt, diesen Anteil zukünftig zu erhöhen. Besonders in dicht besiedelten Gebieten bietet Fernwärme den Vorteil, auf eine große Auswahl erneuerbarer und klimaneutraler Wärmequellen zugreifen zu können und als Wärmespeicher zu fungieren. Allerdings erfordert die Umstellung der Fernwärmeerzeugung auf erneuerbare Wärme und Abwärme sowie der Umbau der Wärmenetze hohe Investitionen. Die Bundesregierung hat daher den “Dialog Klimaneutrale Wärme” gestartet, um gemeinsam mit den Beteiligten des Wärmemarktes über die politischen Rahmenbedingungen für eine klimaneutrale Wärmeversorgung bis 2050 zu diskutieren.
Nachhaltigkeit von Fernwärme
Die Fernwärme ist eine beliebte Art zu heizen und wird in Deutschland von rund 14 Prozent der Haushalte genutzt. Fernwärme wird von einem Kraft- oder Heizwerk geliefert und über ein Leitungsnetz zu den einzelnen Haushalten transportiert. Die Wärme entsteht meist als Nebenprodukt bei der Stromerzeugung durch Verbrennung von Öl, Kohle, Müll, Erdgas oder Biomasse. Die Wärme gelangt über Rohrsysteme zu den Häusern und wird dort über Wärmetauscher oder Übergabestationen in die Zentralheizung eingespeist.
Die Vorteile von Fernwärme sind vielfältig. Zum einen entfallen die eigenen Heizanlagen und somit auch der Platzbedarf für die Lagerung von Brennstoffen. Zudem gibt es geringe Umwandlungsverluste, da die Wärme als Endprodukt geliefert wird. Die Kosten für Fernwärme können je nach Anbieter und Standort variieren, liegen aber im Durchschnitt bei neun Cent pro Kilowattstunde. Einige Stadtwerke und Kommunen fördern den Anschluss an das Fernwärmenetz. Besonders klimafreundlich kann Fernwärme sein, wenn erneuerbare Energien zur Stromerzeugung genutzt werden.
Dennoch gibt es auch Nachteile bei der Nutzung von Fernwärme. Auf den Transportwegen geht einiges an Wärme verloren. Zudem nutzen viele Fernwärmekraftwerke immer noch fossile Brennstoffe wie Kohle und Öl, was negative Auswirkungen auf das Klima hat. Fernwärmenetze sind oft lokale Monopole, wodurch es keinen Wettbewerb gibt und der Wärmelieferant nicht gewechselt werden kann. Dadurch kann der Preis für Fernwärme überdurchschnittlich hoch sein, wenn das Monopol ausgenutzt wird. Der Entschluss für Fernwärme ist langfristig bindend und der Anschluss in Altbaugebieten kann teuer sein. Fernwärme ist hauptsächlich in Ballungsräumen rentabel und verfügbar.
Es gibt jedoch verschiede Anbieter für Fernwärme, bei denen Kunden die Möglichkeit haben, eine nachhaltigere Variante zu wählen. Anbieter, die verstärkt auf erneuerbare Energien setzen, tragen dazu bei, die CO2-Emissionen zu reduzieren und die Umweltbelastung zu verringern. Durch die Nutzung von Biomasse, Solarenergie, Geothermie oder anderen erneuerbaren Quellen wird die Nachhaltigkeit von Fernwärme verbessert. Kunden sollten sich daher über die angebotenen Energiequellen informieren und gezielt nach Anbietern suchen, die auf Nachhaltigkeit setzen.