Wärmegewinnung aus Biomasse Neues Förderprogramm BioKlima

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1 Wärmegewinnung aus Biomasse Neues Förderprogramm BioKlima Straubing SAZ, Erfolgsfaktoren für Wärmenetze Dipl.-Ing. (FH) Bernhard Pex C.A.R.M.E.N. e.v.

2 Abteilung Festbrennstoffe 2 Bildquelle: C.A.R.M.E.N. e.v.

3 Vorteil Nahwärme 3 Nutzung von heimischem Rohstoff, minderwertigem Holz => regionale Wertschöpfung Rauchgasreinigung wirtschaftlicher darstellbar, daher Reduzierung von Luftschadstoffen, z. B. für Luftkurorte Einbindung von KWK-Anlagen, Abwärme, Solarenergie Für den Anschließer überschaubare Anschlusskosten, Energiekosten transparent und kalkulierbar, Kostendegression im Vergleich zu dezentralen Biomassefeuerungen Hoher Heizkomfort durch den Wegfall jeglicher Arbeit und Raumbedarf Versorgungssicherheit, es gibt einen Kümmerer Erfüllung EEWärmeG: Nutzungspflicht EE im Neubau Erfüllung EnEV: geringer Primärenergiefaktor (fp Wert) von Nahwärme aus Holzheizwerk

4 Wärmeverbund 4 Ein Wärmeverbund ist nur dann sinnvoll, wenn die Wärmeabnehmer genügend dicht liegen. Relation Investitionskosten Betriebskosten Verlust

5 Anhand von Kennwerten Vorentscheidung Wärmebezugsdichte (MWh/(ha*a) Wärmebedarf steigt im Quartier von gelb zu rot 5 Wie viel Wärme wird jährlich bezogen auf die Siedlungsfläche benötigt? Kennwert dient zur Vorauswahl von Gebieten, die sich für Nahwärmeversorgung eignen könnten (Energienutzungspläne, Quartierslösungen usw.) Bildquelle: LFU Leitfaden Wärmenetze für Kommunen

6 Anhand von Kennwerten Vorentscheidung Wärmebelegungsdichte (MWh/(m*a) 6 Wie viel Wärme wird jährlich bezogen auf die Trassenmeter benötigt? WBD = Pro Jahr abgenommene Wärmemenge (MWh/a) Länge des Wärmenetzes (m) Kennwert dient zur Abschätzung von konkreten Projekten und Projektvarianten!! Bildquelle: C.A.R.M.E.N. e.v.

7 Wärmebelegungsdichte 7 30 kw 36 MWh/a 80 kw 88 MWh/a 35 m 20 kw 32 MWh/a 15 m 10 m 10 m 15 m 15 m 25 kw 40 MWh/a 15 kw 24 MWh/a 150 kw 195 MWh/a WBD mit Krankenhaus 1007 MWh/a 230 m 4,4 MWh/(m*a) = 250 kw 500 MWh/a 5 m 15 m 45 m 90 kw 100 MWh/a 30 m 25 m 10 m WBD ohne Krankenhaus 507 MWh/a 225 m 2,2 MWh/(m*a) = Bildquelle: C.A.R.M.E.N. e.v.

8 Investitionskosten Wärmenetz 8 Je nach örtlichen Gegebenheiten schwanken die Investitionskosten für ein Nahwärmenetz zwischen 100 und 600 pro Trassenmeter, abhängig von Oberfläche Dimensionierung Leitungstyp KMR oder PEX-Rohr UNO oder DUO-Rohr Verlegungsart Dämmstärke Bildquelle: C.A.R.M.E.N. e.v.

9 Auswirkung der Wärmebelegungsdichte auf kapitalgebundene Kosten Netz 9 BM Kessel 200 kw Nutzungsdauer 20 a JEB 500 MWh/a BMH 600 /kw Trasse 300 /m Nutzungsdauer 40 a Zins 2% Instandhaltung 3% Strom 2% des JEB Faktor 3 }33,10 } 11, m 333 m

10 Wärmeverteilungsverluste 10 Wärmeleitung hat während des Betriebs stetigen Wärmeverlust, trotz Dämmung Je größer der Leistungsdurchmesser undje höher die Temperaturdifferenz zum Erdreich, um so größer der Verlustwärmestrom Nahwärmeleitungen altern => Verlustleistungen steigen während Betriebszeit

11 Beispiel Herstellerangaben 11 Auszug aus Herstellerbeschreibung einer Wärmeleitung => Verlustleistung pro Trassenmeter: ca. 16 W Quelle:

12 Beispiel Herstellerangaben 12 => Verlustleistung pro Trassenmeter: ca. 11 W Größenordnungen für Übertragungsleistung bei 20 K Spreizung: DN 25 ca. 50 kw DN 50 ca. 300 kw Q = m * c * ϑ DN 100 ca kw Quelle:

13 Beispielsberechnung Netzverluste 13 Annahme: 500 MWh Jahreswärmebedarf, 225 m Trasse Verlustleistung Wärmeleitung 16 W/m Wärmeverlust eines Meters Wärmetrasse pro Jahr 16 W/m * 8760 h/a = 140 kwh/(m*a) Wärmeverlust gesamtes Netz 140 kwh/(m*a) * 225 m = kwh/a prozentualer Netzverluste bezogen auf Jahreswärmebedarf 31,5 MWh / 500 MWh = 6,3 %

14 Prozentuale Netzverluste bezogen auf Wärmebelegungsdichte 14 Netzverluste sind je nach eingespeisten Wärmequellen aus ökologischer und wirtschaftlichersicht unterschiedlich zu bewerten!

15 Auswirkung der Wärmebelegungsdichte auf die Wärmegestehungskosten 15 BM Kessel 200 kw Nutzungsdauer 20 a JEB 500 MWh/a BMH 600 /kw Trasse 300 /m Nutzungsdauer 40 a Zins 2% Instandhaltung 3% Strom 2% des JEB Brennstoff 30 /MWh

16 Auswirkung der Wärmebelegungsdichte auf die Bedarfsgebundenen Kosten % 43,14 34,38

17 Empfehlung holzbasierte Wärmenetze 17 Zielwert Wärmeverlust: < 15 % Rohrdurchmesser möglichst klein, keine Überdimensionierung! Gleichzeitigkeit im Netz berücksichtigen hohe Dämmstärke wählen (Dämmklasse) witterungsgeführte Regelung des Vorlaufs, Rücklauftemperatur möglichst niedrig Temperaturdifferenz (Spreizung) zwischen Vor-und Rücklauf min. 30 K im Endausbau => Hydraulischer Abgleich Q = m * c * ϑ Grundvoraussetzung fundierte Situationserfassung (realistische Einschätzung JEB, Sanierungen beachten, Schließung Schule?) mind. 70 % gesicherte Wärmeabnahme (Wärmeliefer(vor)verträge) Endausbau (Auslegungsdaten) nach drei Jahren Anschluss- und Benutzungszwang (?) Abwärmequelle langfristig sichern EEG !!!

18 Problematisch sind die Verluste im Sommer 18

19 Empfehlung holzbasierte Wärmenetze Problem Sommerbetrieb 19 dezentrale Pufferspeicher, dadurch zeitweises Abschalten der Netzpumpen und kleine Rohrdimensionierung möglich Günstigere (KWK)-Abwärme in die Grundlast zur Deckung der Netzverluste Abschalten des Netzes im Sommer, dezentrale Warmwasserbereitung z.b. durch Solarenergie Zentrale Solaranlage zur Abdeckung der Sommermonate kaltes Nahwärmenetz im Sommer und Einsatz von dezentralen Wärmepumpen

20 Fördervoraussetzungen in BioKlima Wärmenetz 20 Wärmebelegungsdichte mindestens 1,5 MWh/(m*a) mind. 1,0 MWh/(m*a) ab 10% Solar u. o. Abwärme mind. 0,7 MWh/(m*a) ab 20% Solar u. o. Abwärme mind. 0,5 MWh/(m*a) ab 30% Abwärme bis 200 kw Nennwärmeleistung des Holzkessel Nachweis effizienter Netzbetrieb auch über Netzverluste möglich < 15% Netzverluste bezogen auf JEB excelbasiertes Berechnungssheet für Netzverluste in Antragsunterlagen von BioKlima

21 21 Danke! Fragen?