Neues Wärmekonzept für Neubaugebiete

Die Gemeinde Windsbach (6000 Einwohner, 35 km südwestlich von Nürnberg) hat ein neues Wohnprojekt geplant, das im ländlichen Raum entwickelt und durch Fernwärme beheizt wird.

Für die Wärmeversorgung eines Neubaugebiets mit ca.100 Einfamilienhäusern musste eine nachhaltige und kostengünstige Lösung gefunden werden. Im Hinblick auf Nachhaltigkeit entschied sich die Stadtverwaltung gegen die Bereitstellung von Erdgas im Wohngebiet und befürwortete die Einrichtung eines Nahwärmenetzes. Das Netz wird von der WÄRME.natürlich GbR betrieben. Die Energiebereitstellung erfolgt aus der Abwärme einer Biogasanlage und auch aus mit Biomethan betriebenen BHKWs. Somit kann den Häuslebauern ein Primärenergiefaktor von 0,0 garantiert werden.

Die Technik macht‘s!

Zu einem Nahwärmenetz gehören neben den Erzeugern auch ein Rohrleitungssystem und die Übergabetechnik in jedem einzelnen Haus. Man hat sich in Windsbach für ein Kunststoffrohrsystem entschieden, das die geforderten Netzparameter (Druck, Temperatur, Volumenstrom) ohne Probleme abdecken kann. Die Vorteile für ein Kunststoffrohrsystem liegen auf der Hand: die flexiblen Rohre können einfacher, schneller und somit auch kostengünstiger verlegt werden. Bei der Übergabetechnik wird ein Pufferspeichersystem eingesetzt. Dieses bietet sich besonders bei Projekten mit geringer Wärmebedarfsdichte (ländlicher Raum, Neubaugebiet) an, wie es auch in Windsbach der Fall ist.

VORTEILE DES PUFFERSYSTEMS KURZ ERKLÄRT:

In einem Netz mit klassischen Übergabestationen haben die Wärmeverbraucher einen relativ einfachen Wärmetauscher in ihren Häusern, mit dem sie dem Netz genau dann Wärme entziehen, wenn sie sie benötigen. Folglich muss das Nahwärmenetz nicht zu jeder Tageszeit auf vollen Touren laufen. In einem Netz mit dezentralen Speichern wird bei jedem Verbraucher ein Pufferspeicher installiert, hier ist die Situation anders. Die Leistungsspitze, die oftmals am frühen Morgen bedingt durch die Kombination aus Warm- und Heizbedarf entsteht, kann aus dem Pufferspeicher bedient werden.

Folglich kann die Anschlussleistung der Häuser reduziert werden, was zudem einen positiven Einfluss auf die Dimensionierung des Netzes hat:

– die Leitungen können kleiner dimensioniert werden

– das Wärmenetz kann ausgeschaltet werden, wenn kein Wärmebedarf besteht, z.B. während der   Sommernächte.

Auf diese Weise können die Wärmeverluste des Netzwerks sowie sein Energieverbrauch für Pumpen erheblich reduziert werden.

Wie in Windsbach, sind viele Neubauhäuser größtenteils Effizienzhäuser mit gutem Wärmedämmstandard und folglich geringerem Energiebedarf.

Außerdem benötigt das Pufferspeichersystem Platz, der bei den oft nicht unterkellerten EFH rar ist.

Als Lösung hat ENERPIPE die kompakte Pufferspeichereinheit „CaldoTHERM“ mit besonders geringem Platzbedarf entwickelt, die den geringeren Wärmebedarf eines modernen Einfamilienhauses decken kann und gleichzeitig die erforderlichen Wärmetauscher, Pumpen und Armaturen enthält, um nicht nur Wärme zu liefern, sondern auch Warmwasser.

Die Abmessungen des CaldoTHERM entsprechen denen eines Kühlschranks und passen daher in einen kleinen Hauswirtschaftsraum oder sogar in eine Nische im Raum.

Durch die Koordination der Ladezyklen der dezentralen Puffer kann eine Steuerung, die zuvor im Projekt Horizon 2020 STORM entwickelt und speziell an das Projekt Windsbach angepasst wurde, die nötige Spitzenwärmelast im Netz verringern. Um dies zu erreichen, wird eine 24-Stunden-Vorhersage der Wärmelast zusammen mit individuellen Wärmebedarfsvorhersagen aller angeschlossenen Puffer berechnet.

Der Controller kalkuliert anhand dieser Prognosen einen optimalen Ladeplan für das gesamte Netzwerk, der maßgeschneidert an jeden dezentralen Puffer gesendet wird. Ein Backup-Controller stellt sicher, dass der Komfort der Bewohner niemals beeinträchtigt wird. Er stößt einen Ladezyklus an, wenn die Puffertemperaturen zu kalt sind, und blockiert den Ladezyklus, wenn die Puffertemperaturen zu hoch sind. Um den optimalen Betrieb des Netzwerks sicherzustellen, werden die Regler aller Verbraucher visualisiert und bei Bedarf kann von der Ferne aus zugegriffen werden.

Das Beispiel in Windsbach zeigt, dass sich Nahwärmenetze auch in Neubaugebieten mit vorwiegenden EFH sehr erfolgreich umsetzen lassen.

Dazu gehören neben der Technik um Erzeugung, Wärmeverteilung, Haustechnik und Steuerung/Visualisierung auch die Akteure vor Ort: mit der WÄRME.natürlich GbR und der Firma Sitzmann, die alle Installationsarbeiten umgesetzt haben (Heizzentrale, Nahwärmeleitungen, Pufferspeicher) sind „Kümmerer“ vor Ort, die einen reibungslosen Betrieb des Netzes gewährleisten können.

Dieses Projekt wurde gefördert von der Europäischen Union „Horizon 2020“ Innovationspreis Nr. 768936.