Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


So genannte "kalte Nahwärmenetze" sind Wärme- oder Kältenetze, die mit einem geringen Temperaturniveau von 8 bis 20°C betrieben werden. Den Verbrauchern wird thermische Energie nahe der Umgebungstemperatur zur Verfügung gestellt, die Netze werden daher auch als Anergienetze bezeichnet. Sowohl ein Heizen als auch ein Kühlen ist möglich. Das Heizen erfolgt mittels Wärmepumpen, das Kühlen direkt oder mittels Kältemaschinen. Als Energiequelle dienen Umweltwärme oder so genannte Abwärme. Der Ausgleich der Energiebilanz zwischen Bezug und Einspeisung über das Jahr kann mit einem Energiespeicher (Niedertemperaturspeicher) erfolgen.

Der Netzbetreiber fördert beispielsweise Grundwasser mit einer Temperatur von ganzjährig etwa 10°C und pumpt dieses durch das kalte Wärmenetz - ein ungedämmtes Rohrnetz - zu den Wärmekunden. Die Kunden nutzen das Wasser zum Betrieb ihrer dezentralen Wärmepumpen; sie entziehen dem Grundwasser Wärmeenergie und versorgen damit ihre Gebäude (Fußbodenheizung). Das abgekühlte Wasser wird in den Netzrücklauf eingespeist und versickert in Schluckbrunnen. Die Eigentumsgrenze des Netzes ist ein definierter Übergabepunkt nach Überschreiten der Grundstücksgrenze. Der Netzbetreiber liefert Grundwasser gegen Entgelt, der Hausbesitzer nutzt elektrischen Strom für den Betrieb seiner Wärmepumpe. Auch ein Kühlbetrieb kann unter Umständen möglich sein.

Vorteile der kalten Nahwärme gegenüber konventionellen Wärmenetzen sind ein eventuell geringerer Wärmeverlust der Wärmeverteilung, die Möglichkeit der Verwendung kostengünstiger Materialien, der mögliche Transport über größere Distanzen sowie ein eventuell besserer etappenweiser Ausbau. Dies macht die kalte Nahwärme vor allem für Neubaugebiete interessant. Wärmepumpen im Kaltwärmenetz können unter Umständen mit einer größeren Jahresarbeitszahl betrieben werden als wenn mehrere Einzelwärmepumpen dezentral bei den Verbrauchern arbeiten würden. Wegen des niedrigen Temperaturniveaus sind allerdings relativ große Volumenströme im Netz erforderlich. Die Erschließung der Wärmequelle erfolgt auf Risiko des Netzbetreibers.

Netztypen, Netzstrukturen

Das Netz kann im einfachsten Fall wie oben im Beispiel dargestellt als offenes Einleiternetz ausgeführt sein. Meist wird jedoch ein Zweileiternetz mit Vorlauf- und Rücklaufleitung verwendet. Der Vorlauf hat beim Heizbetrieb eine größere Temperatur als der Rücklauf, beim Kühlbetrieb ist es umgekehrt. Aufwändiger sind 3- oder 4-Leiter Systeme. Das 3-Leiter System weist zwei Vorlaufleitungen mit unterschiedlichen Temperaturniveaus auf, beim 4-Leiter System sind es vier Leiter mit unterschiedlichen Temperaturen. Dies ermöglicht sowohl ein Heizen und Kühlen konventionell mittels Wärmetauscher als auch mittels Wärmepumpen bzw. Kältemaschinen und erlaubt hohe Nutzungsgrade.

Des weiteren können abhängig vom Energiefluss unidirektionale und bidirektionale Netze sowie Mischformen daraus unterschieden werden. Bei der unidirektionalen Auslegung ist das Netz stets entweder Wärmequelle oder Wärmesenke, bidirektionale Netze dahingegen dienen zeitgleich oder mit etwas Zeitversatz sowohl als Wärmequelle als auch als Wärmesenke. Eine Mischform wäre beispielsweise das Kühlen im Sommer und das Heizen im Winter mit dem Netz.

Während konventionelle Wärmenetze in der Regel als gerichtetes Netz betrieben werden, die Netzpumpe also üblicherweise von der Heizzentrale zu den Wärmekunden fördert, kann kalte Nahwärme auch ungerichtet arbeiten. In diesem Fall wird für einzelne Verbraucher der Vorlauf zum Rücklauf, beispielsweise weil der eine Kunde noch heizt, der andere aber schon kühlt.

Kosten, Nutzen

Die Investitionen der Wärmeverteilung liegen - eine vergleichbare Netzstruktur vorausgesetzt - beim kalten Wärmenetz üblicherweise etwas aber nicht viel tiefer als beim herkömmlichen Wärmenetz. Zwar wird bei der kalten Nahwärme auf eine Wärmedämmung der Rohrleitungen verzichtet, doch ergeben sich meist ähnlich hohe Kosten für die Grabarbeiten wie bei herkömmlichen Verteilnetzen. Wegen des niedrigen Temperaturniveaus sind beim kalten Wärmenetz nämlich deutlich größere Volumenströme und damit größere Rohrinnendurchmesser erforderlich als beim herkömmlichen Netz. Zudem steigt mit dem Volumenstrom der Hilfsenergieaufwand.

Die Kosten für die Anschaffung und für den Betrieb der Wärmepumpe werden i.d.R. nicht vom Netzbetreiber sondern vom Wärmekunden getragen. Mit der Aufteilung der Kosten erfolgt auch eine Aufteilung des Risikos. Insgesamt ergeben sich bei der "innovativen" kalten Nahwärme ähnlich hohe Wärmegestehungskosten wie bei herkömmlichen Wärmeversorgungsvarianten. Der Vorteil der kalten Wärmenetze liegt demnach nicht unbedingt im Wärmepreis sondern im möglicherweise geringeren Risiko, wenn mit niedriger Wärmebelegungsdichte, einer unsicheren Bedarfsstruktur und einer eventuell verzögerten Aufsiedelung gearbeitet werden muss - typischerweise bei Neubaugebieten.

 

Publikationen, Information

Hangartner, D.; Sulzer, M.: Kalte Fernwärmenetze (Anergienetze). Grundlagen-/Thesenpapier; Horw 2014


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