Kalte Nahwärme – Eine Schlüsseltechnologie für die Wärmewende?

Gastautor Portrait

Marco Wirtz

Gründer von nPro Energy GmbH

Marco Wirtz studierte Maschinenbau und Energietechnik an der RWTH Aachen. Seit 2017 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand am Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik der RWTH Aachen. In der Forschung zu seiner Doktorarbeit beschäftigt er sich mit kalten Nahwärmenetzen und entwickelt Simulations- und Optimierungsmodelle, die die Planung und Konzeption kalter Nahwärmenetze beschleunigen und vereinfachen. Im Jahr 2022 gründete er das Start-up „nPro Energy“, welches eine webbasierte Software zur Planung von Quartieren, Wärmenetzen und Gebäuden anbietet (www.npro.energy).

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06. Oktober 2022

Das Ziel einer klimaneutralen Energie- und Wärmeversorgung in Deutschland bis 2045 steht fest – der Weg dorthin ist jedoch noch weit und die Herausforderungen besonders im Wärmesektor sind gewaltig. Wie abhängig wir bei der Wärmeversorgung immer noch von fossilen Energieträgern sind, macht uns die derzeitige Energiekrise im Rahmen des Ukraine-Kriegs sehr deutlich. Ohne Kohle, Öl und Gas ist eine flächendeckende Wärmeversorgung zurzeit noch unmöglich. Doch welche Alternativen gibt es und welche Technologien werden in Zukunft eine nachhaltige Wärmeversorgung ermöglichen? Eine Technologie mit großem Potential sind kalte Nahwärmenetze (auch „Anergienetze“ genannt).

Was sind kalte Nahwärmenetze?

Ähnlich zu normalen Wärmenetzen zirkuliert in kalten Nahwärmenetzen temperiertes Wasser in einem Rohrnetz und transportiert Wärme von einer Wärmequelle zu den Wärmeabnehmern. Im Gegensatz zu konventionellen (heißen) Wärmenetzen, die bei über 70 °C – oftmals sogar bei über 100 °C – betrieben werden, ist das Temperaturniveau bei kalten Nahwärmenetze sehr viel geringer: Die meisten kalten Netze werden in einem Temperaturbereich von rund -5 bis 20 °C betrieben (je nach genutzter Wärmequelle). Da diese geringen Netztemperaturen nicht ausreichen, um ein Gebäude direkt zu beheizen, werden zusätzlich Wasser-Wasser-Wärmepumpen in jedem Gebäude installiert, die das Temperaturniveau der Wärme auf die benötigte Vorlauftemperatur des Heizsystems des Gebäudes anheben.

Welche Vorteile bieten kalte Nahwärmenetze?

Entscheidender Vorteil kalter Nahwärmenetze ist, dass sie nicht nur Wärme im Winter, sondern auch Kälte im Sommer bereitstellen können – und das äußerst energieeffizient.

Marco Wirtz

Kalte Wärmenetze bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber konventionellen Wärmenetzen: Durch das geringe Temperaturniveau treten nahezu keine Wärmeverluste an das Erdreich auf. Dies erlaubt die Nutzung kostengünstiger Kunststoffrohre anstelle von Stahlrohren. Wird das Wärmenetz bei Temperaturen unterhalb der Erdbodentemperatur betrieben, fungiert es außerdem als geothermischer Kollektor, der Wärmeeinträge aus dem Erdboden in das Rohrnetz ermöglicht.

Kalte Nahwärme ermöglicht eine effiziente Kälteversorgung

Kalte Wärmenetze stellen nicht nur eine Lösung für die Wärmeversorgung dar, sondern können – anders als klassische Wärmenetze – auch zur Kühlung von Gebäuden eingesetzt werden: Hierbei werden die geringen Netztemperaturen genutzt, um mittels passiver Wärmeübertrager Gebäude mit Kälte zu versorgen. Da hierbei der Stromeinsatz sehr gering ist, ist dies – im Gegensatz zu Klima-Splitgeräten an Gebäudefassaden – nicht nur eine unsichtbare und geräuschlose Form der Klimatisierung, sondern auch eine sehr energieeffiziente. Dies gilt vor allem, wenn das kalte Wärmenetz aus einem Geothermiefeld gespeist wird und die Abwärme im Sommer zur Regeneration des Geothermiefelds genutzt wird.

Wie verbreitet sind kalte Nahwärmenetze?

Die Anzahl an kalten Nahwärmenetzen in Deutschland lässt sich nicht genau beziffern. Eine kürzlich erschienene Studie der RWTH Aachen gibt einen Überblick zu 53 kalten Nahwärmenetzen in Deutschland, wobei die Autoren die Gesamtzahl an kalten Netzen in Deutschland auf mindestens 100 schätzen. Auch im europäischen Ausland erfreuen sich kalte Nahwärmenetze zunehmender Beliebtheit: In den Niederlanden sind kalte Wärmenetze im Rahmen der kommunalen Wärmeplanung als eine von 4 Versorgungslösungen vordefiniert und die Zahl geplanter Netze wächst dort entsprechend rasant.

Übersicht von realisierten und geplanten kalten Nahwärmenetzen in Deutschland

Quelle: www.npro.energy, 2022

Sind kalte Netze die „beste“ Versorgungslösung?

Alle Versorgungslösungen haben ihre individuellen Vor- und Nachteile: Es hängt immer von den lokalen Randbedingungen ab, ob dezentrale Luft- oder Erdwärmepumpen, konventionelle Wärmenetze oder kalte Nahwärmenetze die beste Wahl sind. Ist eine Abwärmequelle auf hohem Temperaturniveau vorhanden, sind klassische Wärmenetze in der Regel vorteilhaft. Für Gebiete mit sehr geringer Wärmebedarfsdichte haben dezentrale Wärmepumpen-Lösungen häufig die Nase vorn. Für den Fall, dass ganze Quartiere ganzheitlich auf eine nachhaltige Wärme- und Kälteversorgung umgestellt werden, bieten kalte Nahwärmenetze wiederum eine vielversprechende Alternative.

Kalte Nahwärme auch für den Bestand?

Kalte Nahwärme bietet gerade auch für den Bestand ein enormes Potential.

Marco Wirtz

Die meisten kalten Nahwärmenetze entstehen heutzutage in Neubauquartieren. In den letzten Jahren sind jedoch auch erste kalte Netze für Bestandsquartiere geplant und umgesetzt worden. Die Planung kalter Nahwärmenetze im Bestand ist in der Regel zwar anspruchsvoller aufgrund der komplexeren Integration von Wärmepumpen in Bestandsgebäuden, technisch ist die Umrüstung auf ein kaltes Nahwärmenetz jedoch nicht wesentlich schwieriger als die Umrüstung auf einzelne dezentrale Wärmepumpen. Eine besondere Chance bieten kalte Nahwärmenetze bei der Sanierung ganzer Quartiere: Bei der quartiersbezogenen Sanierung können mit einem einzigen Projekt eine Vielzahl von Gebäuden umgerüstet werden. Dies führt sowohl zu einer höheren Sanierungsrate als auch zu geringen Kosten. Für ein quartiersbezogenes Vorgehen bei der Sanierung ist eine strategische Abstimmung auf kommunaler Ebene bspw. in Form einer kommunalen Wärmeplanung von großer Bedeutung. Der Erfolg kalter Nahwärme ist damit nicht nur eine technologische Frage, sondern auch abhängig von den politischen Entscheidungen auf dem Weg hin zur Klimaneutralität.

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  1. Gerhard Burfeindt

    vor 12 Monaten

    Kalte Nahwärme ist sicher eine gute Idee. Aber durch die überweise Gesetzgebung unserer Regierung bleibt keine Zeit für mittel- oder langfristige Planung. Wer kann, der baut besonders in Mehrfamilienwohnalagen noch schnell eine neue Gasheizung ein, was natürlich die Nutzung von fossilen Energieträger für die nächsten 15 Jahre fest schreibt. Es ist eben keine Zeit für andere Planungen bzw. es kann nicht so kurzfristig finanziert werden. Und erst recht Fernwärme, in welcher Form auch immer, kann man bis nächstes Jahr auch nicht aus dem Boden stampfen. Schade, hier wird eine große Chance vertan.

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