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  • Wärmeversorgung

    Duschen, Kochen oder Heizen - der tägliche Gebrauch von Warmwasser ist heute für uns selbstverständlich. Moderne Heizsysteme bieten uns mittlerweile einen hohen Komfort und sind kaum noch aus dem alltäglichen Leben wegzudenken.
    Doch dafür benötigen wir eine große Menge an Energieträgern: mehr als die Hälfte des deutschen Energiebedarfs entsteht durch Wärmeerzeugung. Derzeit werden überwiegend fossile Brennstoffe wie Heizöl oder Erdgas eingesetzt. Doch die Bundesregierung hat sich ein ehrgeiziges Ziel gesetzt. Bis 2014 soll der Anteil der Erneuerbaren Energien auf dem Wärmemarkt von 9,6% in 2008 auf 14% in 2020 steigen. Um die Realisierung voranzutreiben hat die Regierung zwei Gesetzeswerke erlassen. In der Novelle der EnEV (Energieeinsparverordnung) und dem Erneuerbare-Energie-Wärme-Gesetz (EEWärmeG) wird einerseits zum Teil die Nutzung von erneuerbaren Energieträgern vorgeschrieben und andererseits werden finanzielle Anreize für den Einsatz erneuerbarer Energien festgelegt.

    Wärmebedarf
    Wärme wird in privaten Haushalten grundsätzlich für die Beheizung und die Erwärmung von Brauchwasser (wie z.B. Dusche, Sanitärbereich) benötigt. Während die Beheizung überwiegend in den kalten Jahreszeiten erforderlich ist, wird heißes Brauchwasser in der Regel Sommer wie Winter genutzt. Der Brauchwasserbedarf schwankt über den Tag betrachtet. In der nachfolgenden Skizze ist ein typischer Tagesverlauf dargestellt, der den Bedarf an Wärme (Heizwärme und Warmwasser) von 0:00Uhr bis 24:00 Uhr an einem Sommer- und an einem Wintertag darstellt.
                              
     
    Arten der Wärmeerzeugung
    Die konventionelle Methode der Wärmeerzeugung ist die Verbrennung von Rohstoffen zur Erhitzung von Wasser in einem Kessel. Neben Öl und Gas kommt vermehrt der Brennstoff Holz zum Einsatz: In Privathäusern in Form von Pelletheizungen; bei Wärmenetzen als Hackschnitzel in Heiz(kraft)werken.
    In unserem Lebensraum sind weitere Wärmequellen vorhanden, die zur Wärmeversorgung genutzt werden können:
    •  Sonnenenergie kann beispielsweise über Kollektoren auf Häuserdächern Brauchwasser erhitzen.
    • Erdwärme kann mittels Wärmepumpe oder Thermalwasserkreisläufe erschlossen werden.
    • Abwärme entsteht einerseits bei der Müllverbrennung oder industriellen Prozessen, andererseits bei der Kraft-Wärme-Kopplung. Nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung werden häufig Blockheizkraftwerke oder Heizkraftwerke genutzt: Bei der Gewinnung von mechanischer Energie und deren Umwandlung in elektrische Energie kommt es zu einer Wärmeentwicklung, welche dann zu Heizzwecken verwendet werden kann.
     
     
    Wärmeverteilung
    Mittlerweile sind die meisten Gebäude mit einer Zentralheizung ausgestattet. Von dieser aus führen zwei Leitungen durch das Gebäude: eine Leitung für den „Vorlauf“ und eine für den „Rücklauf“. Jeder Heizkörper entnimmt heißes Wasser aus der Vorlaufleitung und führt es nach der thermischen Nutzung abgekühlt in die Rücklaufleitung, die das Wasser zurück zur Zentralheizung transportiert.
    Wärmeerzeuger kommen in einzelnen Gebäuden, Nah- und Fernwärmenetzen zum Einsatz. Je nach Wärmedichte, das heißt Wärmebedarf pro Fläche, ist ein Zusammenschluss von einzelnen Gebäuden zu einem Wärmenetz sinnvoll. Im Zentrum eines Wärmenetzes steht das Heiz(kraft)werk entsprechend der Zentralheizung im Einzelhaus. Ebenso wie die internen Leitungen, verteilt das Netz seine Wärme über eine Vor- und eine Rücklaufleitung. In einer Übergabestation, die mit einem Wärmetauscher ausgestattet ist, wird die Wärme im Vorlauf des Netzes auf den Vorlauf des internen Heizsystems übertragen. Der abgekühlte Rücklauf transportiert das Wasser zurück in das Heiz(kraft)werk, wo es wieder erhitzt wird.

    Wärmenutzungskonzepte
    Wärmeversorgungssysteme werden auf Basis von Jahreswerten geplant und dimensioniert. Hierzu wird der gemessene Wärmebedarf in eine sogenannte Jahresdauerlinie umgewandelt. Diese zeigt, wie oft eine Leistung während eines Jahres aufgetreten ist bzw. wird. Bei ausschließlicher Wärmebelieferung von Raumheizungen weist die Jahresdauerlinie typischerweise den Verlauf einer e-x-Funktion auf.
     

     
    Die Wärmeleistung, die an mindestens 3.000 Stunden im Jahr aufgetreten ist, nennt man Grundlast. Ein Wärmeerzeuger, dessen installierte Leistung so groß ist wie diese, ist ganzjährig ausgelastet.

    Die Kosten der Wärmeerzeugung setzen sich in erster Näherung zusammen aus:
    • einem investitionsabhängigen Fixkostenanteil: Eine hohe Anzahl an Vollbenutzungsstunden verteilt die Fixkosten auf viele erzeugte Energieeinheiten und der Energiegestehungspreis pro Einheit sinkt.
    • einem variablen Kostenanteil, der überwiegend von den Brennstoffkosten bestimmt wird und von den Vollbenutzungsstunden abhängt. Je höher die Vollbenutzungsstunden, desto mehr fallen die Brennstoffkosten ins Gewicht.
    Heiz(kraft)werke, die mit erneuerbaren Energien betrieben werden, weisen häufig hohe Investitionskosten auf und im Gegensatz dazu niedrigere Brennstoffkosten als die konventionellen Rohstoffe Erdgas und Erdöl. Daher eignen sie sich hervorragend als Grundlast-Heiz(kraft)werk.

    Vorteil

    Wärmenetze führen mehrere Einzelwärmeabnehmer zusammen und haben daher einen hohen Wärmebedarf. Werden zur Deckung der Grundlast umweltfreundliche oder CO2-neutrale Wärmequellen genutzt, ist ein großer Anteil der Wärme klimafreundlich produziert worden. Die effiziente Nutzung dieser Wärmequellen sichert einen nachhaltigen Umgang mit den wertvollen Ressourcen auf unserer Erde und leistet einen großen Beitrag zum Klimaschutz.
    Druckansicht 15:56 - 21.12.2009