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


Über das Verteilnetz wird die Wärme einer oder mehrerer Wärmequellen einem oder mehreren Nutzern zur Verfügung gestellt. In der Regel erfolgt der Wärmetransport, indem Wasser mit einem bestimmten Temperaturniveau durch Rohrleitungen von der Wärmequelle zur Wärmesenke gefördert wird. Die Rohrleitungen können ober- oder unterirdisch verlegt sein. Je nach Ausdehnung des Verteilnetzes spricht man von Nah- oder von Fernwärme. Wärmequellen können beispieslweise ein Heizwerk, ein Heizkraftwerk, ein Blockheizkraftwerk (BHKW) oder ein industrieller Prozess sein, in das Verteilnetz eingespeist wird dann beispielsweise Wärme aus einem Biomasseheiz(kraft)werk, aus Biogas, aus Tiefengeothermie, aus einer großen thermischen Solaranlage, aus der Müllverbrennung oder industrielle Abwärme. Genutzt wird die Wärme meist von privaten, gewerblichen oder kommunalen Nutzern zur Raumbeheizung, Trinkwassererwärmung und als Prozesswärme. Die Netze unterscheiden sich in der Netzstruktur und in den Betriebsparamtern.

Netzstruktur

Die räumliche Verteilung der Nutzer und die Positionierung der Heizzentrale bestimmen die Struktur des Verteilnetzes. Bei Nahwärmenetzen ist das Strahlnetz üblich: Von einer Heizzentrale gehen eine oder mehrere Hauptleitungen aus, die sich zu den einzelnen Nutzern hin verzweigen. Sollen aus Gründen der Versorgungssicherheit mehrere Heizzentralen eingebunden werden, dann kann dies im Ringnetz erfolgen: Eine Ringleitung verbindet die Heizzentralen, von der Ringleitung zweigen die Leitungen zu den Nutzern ab (Zweigleitungen und Hausanschlussleitungen). Ein Ringnetz ist allerdings aufwändiger und teurer als das Strahlnetz. In der Fernwärmeversorgung ist zudem das Maschennetz üblich: Mehrere Verteilnetze mit Heizzentralen sind abhängig miteinander verbunden. Zukünftig könnte sowohl bei Nah- als auch bei Fernwärmenetzen der Trend hin zu einer verstärkt dezentralen Erzeugerstruktur gehen, denn dies würde die Integration von Erneuerbaren Energien und Abwärme ins Wärmenetz, generell die Bündelung lokaler Wärmequellen erleichtern.

Netztypen

Abhängig vom Betriebsdruck und von der Temperatur im Netz unterscheidet man die folgenden Netztypen: Warmwasser mit 4 bis 10 bar Überdruck und Temperaturen kleiner 100°C, Niederdruckheißwasser mit 4 bis 6 bar und 70 bis 120°C, Hochdruckheißwasser mit 6 bis 20 bar und 120 bis 180°C, Hochdruckdampfnetz mit 2 bis 15 bar und 120 bis 160°C. Die Betriebsparameter ergeben sich abhängig von den Nutzerbedürfnissen, von der Struktur und Größe des Verteilnetzes sowie von der Wärmequelle. Dampfnetze, wie wir sie lange Zeit in größeren Fernwärmenetzen finden konnten, sind heute eher selten, ggf. werden sie auf Heißwasserbetrieb umgerüstet. Höhere Temperaturen bedeuten steigende Wärmeverluste aus dem Verteilnetz an die Umgebung. Hohe Temperaturen machen zudem abnehmerseitig besondere Sicherheitsvorkehrungen erforderlich. Andererseits kann bei gleichem Volumenstrom im Netz um so mehr Energie übertragen werden, je höher die Wassertemperatur ist. 

Die Vorlauftemperatur der Netze liegt heute meist zwischen 70 und 130°C, die Rücklauftemperatur zwischen 30 und 60°C. Biomasseheizwerke zur Wärmeversorgung von Wohngebäuden arbeiten meist mit Vorlauftemperaturen zwischen 70 und 90°C. Die untere Temperaturgrenze von etwa 70°C im Vorlauf dient dem Legionellenschutz bei Trinkwassererwärmung. Das höhere Temperaturniveau wird an sehr kalten Tagen gefahren, wenn auch weniger gut gedämmte Bestandsbauten ausreichend mit Raumwärme versorgt werden müssen. Gegebenenfalls wird dazu in der Kälteperiode der auch als Redundanz dienende Spitzenlastkessel zugeschaltet. Generell geht der Trend jedoch zu niedrigen Netztemperaturen - nicht nur wegen der dadurch geringeren Netzverluste sondern auch, um lokale Wärmequellen wie solare Wärme oder Abwärme optimal einbinden und Objekte mit niedrigem Wärmebedarf sinnvoll versorgen zu können. Generell sollten die Rücklauftemperatur im Netz möglichst niedrig liegen, um mit kleinen Volumenströmen und einem dadurch erzielbaren geringeren Strombedarf für den Betrieb der Netzpumpen arbeiten zu können.

Verteilnetz und Wärmeverlust

Der Transport der Wärme durch das Verteilnetz ist mit Wärmeverlusten an die Umgebung verbunden. Je kürzer das Verteilnetz ist und je mehr Verbrauch auf möglichst kurzer Strecke erfolgt, desto effizienter kann die Wärmenutzung sein. Wärmenetze sind dort sinnvoll, wo die Wärme nicht lokal genutzt werden kann oder wo sie auf mehrere Nutzer verteilt werden muss, um überhaupt genutzt werden zu können.

 

Vertiefende Informationen:

Bundesamt für Energie (Hrsg.): Planungshandbuch Fernwärme; Bern 2017


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