BEDEUTUNG VON WÄRMENETZEN IN ENERGIEVERSORGUNGSKONZEPTEN
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- Elvira Schmid
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1 BEDEUTUNG VON WÄRMENETZEN IN ENERGIEVERSORGUNGSKONZEPTEN Dr. Bernd Eikmeier Fraunhofer IFAM 4. Forum Zukunftsfragen Energie: Wärmewende Ist das Energie oder kann das weg? Osnabrück, Folie 1
2 Fraunhofer IFAM OE Energiesystemanalyse : Integration des Bremer Energie Instituts ins Fraunhofer- IFAM (550 Mitarbeiter) als neue Abteilung Energiesystemanalyse Energiesystemanalyse.html Folie 2
3 Inhalt Einführung: Bedeutung und Nutzen von Wärmenetzen Dänemark: Ein Vorbild für Deutschland? Flexibilitätsreserven aus dem Wärmemarkt Potenziale des Wärmenetzausbaus Digitale Wärmekarten als Planungswerkzeug Folie 3
4 Vorbemerkungen Wärmemarkt ist von zentraler Bedeutung Anteil Wärme am Endenergiebedarf: 56%, davon Anteil Raumwärme: 52% Anteil priv. Haushalte: 55% Die Bedeutung der Gebäudesanierung wird häufig überschätzt Bsp. Gebäudebestand: Sanierungseffizienz 35 %, -rate 1,5%/a: nach 30 Jahren besteht noch rd. 85% des ursprünglichen Wärmebedarfes Wärmebedarf für Neubau kommt noch hinzu Effiziente Erzeugung und Bereitstellung der Wärme erforderlich Hoher Anteil Erzeugung aus Erneuerbaren Energien und KWK Folie 4
5 Bedeutung Wärmenetze / Energieversorgungskonzepte Wärmenetze ermöglichen u.a. eine zeitliche Entkopplung von Wärmeangebot und nachfrage eine räumliche Entkopplung, d.h. höhere Anteile aus erneuerbaren Energien auch in hochverdichteten Siedlungsgebieten (Anteil der Stadtbevölkerung: 75%, Tendenz: ) den gewünschten Ausbau der KWK wirtschaftlichere Lösungen durch größere Anlagen (z.b. für KWK, Abwärme, solarthermische Anlagen, Holz aus Landschaftspflege) Zusätzliche Vorteile: andere Betriebsführung, effiziente Abgasbehandlung, größere BHKW-Stromkennzahlen u.a. Energieträgermix bei der Erzeugung höhere Versorgungssicherheit und höhere lokale Wertschöpfung Energieversorgungskonzepte sind die Basis für langfristig orientierte, integrale und damit optimale Versorgungslösungen Folie 5
6 Übergang zu einer dezentralen Erzeugung: Bsp. Dänemark Folie 6
7 Dänemark: Interaktion zwischen Strom- und Wärmeversorgung Fernwärme Groß- Speicher Holz Stroh Erdgas Silage, Fäkalien,.. Heizkessel Solar-Thermie Groß-WP BKHW Biogasanlage Windkraft Kein Pilotprojekt, sondern tägliche Praxis! Strom aus Windkraft Strombedarf Zeit Folie 7
8 Dänische Besonderheiten (Werte Stand 2013) Hoher Fernwärmeversorgungsanteil > 60% der Wohngebäude (D: 14%) Fernwärme fast in allen geschlossenen Ortschaften Hoher KWK-Stromanteil von > 50% (D: 16%) Hoher Anteil an EE in der Fernwärmeerzeugung von ca. 50 % (D: < 10%) Wärmeabsatzdichte in den Wärmenetzen nur ein Drittel gegenüber deutschen Verhältnissen (Dk: kwh/m, D: kwh/m) Technik Viele große Solaranlagen eingebunden (bis m 2 Kollektoren) Geringere Netzvorlauftemperaturen Wenig dezentrale BHKW Wenig dezentrale Elektrowärmepumpen Relativ wenig Biogasanlagen Folie 8
9 Dänemark: Historische Entwicklungen Ziel / Motivation Nach der Ölkrise (1973/74) Energieunabhängigkeit vorher Wärmeerzeugung fast komplett durch Import fossiler Brennstoffe Später: Klimawandel Heat Plan / Heat Supply Act (Heat Planning Law) 1979 Ziele: kleine Ölheizungen ersetzen, 15% Gasanteil und 60% netzgebundene Wärmeversorgung bis zum Jahr 2000 Pflicht zur systematische Stadt-/Regionalplanung und Umsetzung inkl. Wärme- und Gasnetzausbau (mit Option zum Gebäudeanschlusszwang, aber auch garantiertem Niedrigpreis) kein konkurrierender Ausbau von Gasheizungen in Einzelgebäuden Förderung von KWK Gebäudesanierung Staatliche Subventionen für die Nutzung von Abwärme aus großen Kraftwerken seit 1977 zwischen 1981 und 2001 staatliche Subventionen für Wärmepumpen und Solarthermie Folie 9
10 Unterschiede Dänemark / Deutschland / Perspektiven DK Organisation Kommunale Wärmeplanung als verbindliches Steuerungsinstrument Fernwärmeversorger: Non Profit-Unternehmen (genossenschaftlich) hohe Akzeptanz für staatliche Eingriffe bei der Daseinsvorsorge Entwicklungen und Ziele in Dänemark u.a. Neubau: keine Gas- oder Ölheizung ab 2013 zugelassen Gebäudebestand: Gas- und Ölheizung ab 2016 untersagt, wenn das Gebäude in einer Gemeinde mit Fernwärmenetz liegt Ziel 2020: 10% Fernwärme aus Solarthermieanlagen (8 Mio. m 2 ) 50 % des Stroms aus Windkraft bis 2020 Biogasausbaustrategie, Optimierung Biomasseeinsatz Übertragbarkeit auf Deutschland Als Gesamtstrategie nicht unmittelbar übertragbar Einzelne Punkte bieten aber gute Ansätze Folie 10
11 Dänemark: sehr hohe Transparenz (Bsp. Rücklauftemp.) ohne Passwortschutz im Internet einsehbar! Folie 11
12 Flexibilitätsreserven aus dem Wärmemarkt Stromresiduallastprofil 2030 Wärmebedarfsprofil Fertigstellung: 12/2013 Download: Systemtransformation_Waermeflexibilitaeten.pdf Folie 12
13 Geordnete Dauerlinie der Residuallast (RL) in 2030 Basis: BEE Stromszenario, Einspeisung aus Erneuerbaren E. steigt auf 79% + 71 GW 163 TWh/a h/a h/a 73% 26% pos. RL = Unterdeckung neg. RL = Überschuss 46 TWh/a - 84 GW Quelle: eigene Darstellung gemäß Norbert Krzikalla 2013 Zeiträume mit Unterdeckung dominieren (73%) Folie 13
14 Erzeugungskosten KWK nach Auslastung Wärmeverteilungskosten sind berücksichtigt Große KWK-Anlagen verkraften eine reduzierte Auslastung besser als kleine Anlagen Die spezifischen Vollkosten der Kraftwerke sind im relevanten Bereich höher als bei den großen KWK-Anlagen Folie 14
15 Mögliche Residuallastabdeckung Bei voller Ausschöpfung von Wärmenetzpotentialen (Basis: 2/3 BHKW, 1/3 GuD-HKW, Ø Stromk. 0,96) KWK Elektroheizer KWK-Anlagen: Vh/a E-Heizer: 400 h/a Folie 15
16 Potenziale und Wirtschaftlichkeit Fertigstellung: 09/2014 Download: publikationen,did= html Fertigstellung: 05/2015 Download: Folie 16
17 Potenziale der KWK-Fernwärme/Nahwärme Potenziale wurden ermittelt ohne Berücksichtigung bestehender Netze KWK-Potenzial AG 90 AG 45 Betriebswirtschaftlich [TWh/a] Wärmenachfrage KWK-Wärmeerzeugung KWK-Stromerzeugung Volkswirtschaftlich [TWh/a] Zum Vergleich: KWK-Stromerzeugung der allgemeinen Versorgung: 50 TWh/a (Stand 2013) KWK-Wärmeerzeugung: 64 TWh/a (AGFW-Hauptbericht 2012) Wärmenachfrage KWK-Wärmeerzeugung KWK-Stromerzeugung Höhe des Anschlussgrades (AG) ist entscheidend 52% entfallen auf Städte mit mehr als 150 Tsd. Einwohnern in den Alten Bundesländern Wirtschaftliche Potenziale entwickeln sich nicht automatisch Quelle: KWK-Potenzialanalyse Folie 17
18 Wirtschaftlicher Netzausbau durch hohe Anschlussgrade Quelle: Die 70/70-Strategie Folie 18
19 Planungswerkzeug: Digitale Wärmebedarfskarte Verbrauchsdaten Gebäudedaten Ziel: Integrale Betrachtung von Versorgungsaspekten Gebäudegrundflächen Gebäudehöhen Geschosszahl Nutzungsart ggfs. 3D- Laserscanningdaten Jahreswerte Energieträger ggfs. Tarifinformationen Digitaler Wärmeatlas Zusatzdaten, z.b.: Baualter Sanierungszustand Eigentümer Flächennutzungsplan Solardachkataster Netzdaten Anschlusszuordnung ggfs. Mitversorgung Folie 19
20 Wärmebedarfskarte: Auflösung nach Objekten (Ausschnitt) Die Legende wird aus Datenschutzgründen nicht dargestellt. Hinweis: Kleine Lageungenauigkeiten resultieren aus Projektionsunterschieden der Datenquellen Folie 20
21 Göttingen: Datengrundlage für Quartierskonzept Wärmebedarf Ist-Zustand Wärmebedarf nach Sanierung Gebäudetyp bzgl. Denkmalschutz Energieträger Die Legenden der Abbildungen werden aus Datenschutzgründen nicht dargestellt. Folie 21
22 Dortmund: Dichtekarte / Ausfilterung von Clustern Zelle: 20 * 20 m, Radius 160 m Folie 22
23 Wärmeliniendichte: Ausschnittsbeispiel Auf Basis exemplarischer Werte Folie 23
24 Bielefeld: Ausgezeichnete Anwendung Fernwärme-Optionen Nahwärme-Optionen heutiges Fernwärmenetz Verdichtungen im Fernwärmegebiet Fernwärme-Ausbaumaßnahmen große FW-Ausbaumaßnahmen Stadtwerke-Award 2011 Quelle: Stadtwerke Bielefeld Folie 24
25 Kontaktdaten Dr. Bernd Eikmeier Projektleiter Energiesystemanalyse Fraunhofer IFAM Wiener Straße Bremen Tel.: 0421 / bernd.eikmeier@ifam.fraunhofer.de Folie 25
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