Machbarkeitsstudie Nahwärme Baugebiet Nordstadt-Kurzgewann in Ladenburg 25.01.2018 Auftraggeber: Stadt Ladenburg Hauptstraße 7 68526 Ladenburg Auftragnehmer ibs Energie Ulrich Schäfer Talstraße 21 55442 Stromberg/Hunsrück Tel. 0 67 24 / 60 19 777 Fax. 0 67 24 / 60 19 780 E-Mail: ulrich.schaefer@ibs-energie.de Internet: http://www.ibs-energie.de
Inhaltsverzeichnis 0 Hintergrund und Zusammenfassung... 1 1 Bedarfsanalyse... 2 2 Anlagenkonzeption... 3 2.1 Varianten... 3 2.2 Nahwärmenetz und Heizzentrale... 6 3 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nach VDI 2067... 8 3.1 Investitionen... 8 3.2 Spezifische Wärmekosten... 9 3.3 Anschlussdichten... 10 3.4 Preissteigerung... 10 4 Emissionsberechnung... 12 5 Fazit und Empfehlungen... 13
Hintergrund und Zusammenfassung 0 Hintergrund und Zusammenfassung Für das Neubaugebiet der Nordstadt in Ladenburg soll geprüft werden, welche Wärmeversorgungskonzepte technisch, wirtschaftlich und ökonomisch am sinnvollsten sind. In Abstimmung mit dem Auftraggeber wurden sechs unterschiedliche Wärmeversorgungskonzepte miteinander verglichen: - Variante 1: Gasbrennwertkessel und Solarthermie (dezentral) - Variante 2: Holzhackschnitzelkessel und Gaskessel (Zentral) - Variante 3: Holzhackschnitzelkessel, Solarthermieanlage und Gaskessel (Zentral) - Variante 4: Blockheizkraft, Holzhackschnitzel und Gaskessel (Zentral) - Variante 5: Wärmepumpe mit Eisspeicher (Zentral) - Variante 6: Luftwärmepumpen (Dezentral) Folgende Abbildung stellt die Ergebnisse des Wirtschaftlichkeitsvergleichs und der Emissionsberechnung graphisch zusammen. Aufgrund der Tatsache, dass Variante 3 mit Holzhackschnitzelkessel, Solarthermieanlage und Gaskessel im Nahwärmeverbund die kostengünstigste und klimafreundlichste Lösung darstellt, wird eine Umsetzung seitens ibs Energie empfohlen. 1
Bedarfsanalyse 1 Bedarfsanalyse Grundlage für eine Wärmekonzepterstellung ist der jährliche Wärmebedarf des zu untersuchenden Quartiers. Die Daten für den jährlichen Gesamtbedarf von Heizung und Warmwasser (4.038.000 kwh/a) sind aus einer vorangegangenen Studie entnommen. Ausgehend davon wird der jährliche Wärmebedarf stundengenau über ein Jahr aufgeschlüsselt. Hierfür wird ein von ibs Energie entwickeltes Berechnungstool verwendet, das unterschiedliche Nutzungsprofile (Wohnhaus, Gewerbe etc.) berücksichtigt. Im Berechnungstool sind Klimadaten von Ladenburg hinterlegt, um eine für den Standort typische Wärmeabnahmestruktur zu erstellen. Als Resultat zeigt sich der Jahreslastgang des Quartiers (siehe Abbildung 1). Abbildung 1: Jahreslastgang Quartier Der Jahreslastgang ist die Grundlage der technischen Auslegung verschiedener Wärmeerzeuger. Unter Berücksichtigung der Verluste eines Nahwärmenetzes ergibt sich eine Heizlast von etwa 2.000 Kilowatt für das gesamte Quartier. Da im Quartier überwiegend Wohnanlagen vorgesehen sind, wird analog zur vorangegangenen Studie nicht von einem Kühlbedarf ausgegangen. 2
Anlagenkonzeption 2 Anlagenkonzeption Im Folgenden werden Wärmekonzepte vorgestellt, die sich jeweils in der Wärmeerzeugung und/oder der Wärmeversorgungsstruktur unterscheiden. Kapitel 2 zeigt die technischen Details auf. 2.1 Varianten Folgende Varianten wurden in Abstimmung mit dem Auftraggeber betrachtet: 2.1.1 Variante 1: Gas und Solarthermie (dezentral) Variante 1 stellt die klassische Lösung dar. In jedem der Gebäude werden Gasbrennwertgeräte oder kessel und eine zusätzliche Solarthermieanlage installiert. Eine zusätzliche Solarthermieanlage ist nötig, um die Anforderungen der ENEV an Neubauten bezüglich des Jahres-Primärenergiebedarfs einzuhalten. 2.1.2 Variante 2: Holzhackschnitzel- und Gaskessel (Zentral) Variante 2 sieht eine zentrale Wärmeversorgung mit einem Holzhackschnitzelkessel zur Grundlastabdeckung und einem Niedertemperatur-Gaskessel für die Spitzenlast vor. Die Wärme soll von einer Heizzentrale aus über ein Nahwärmenetz gespeist werden. Heizung und Warmwasser können von den Wärmeerzeugern der Heizzentrale erbracht werden. Für die Holzfeuerungsanlage ist neben der Technik (Kessel, Brennstoffförderung, Abgasreinigung) ein Hackschnitzelsilo zu errichten. Abbildung 2 zeigt die Jahresdauerlinie des Quartiers. Die Jahresdauerlinie stellt den Jahreslastgang (Abbildung 1) in sortierter Reihenfolge dar und ist die Basis für die Dimensionierung der Wärmeerzeuger. Abbildung 2: Jahresdauerlinie, Aufteilung Wärmeerzeuger Ein Holzhackschnitzelkessel kann eine Deckungsrate von 85 % (grüner Bereich) erreichen. Hierfür ist eine Wärmeleistung von etwa 1050 kw erforderlich. Der Gasspitzenlastkessel muss zur Abdeckung der restlichen Wärmelasten eine Leistung von etwa 850 kw aufweisen. In Tabelle 1 sind die technischen Daten zusammenfassend aufgeführt. 3
Anlagenkonzeption Tabelle 1: Technische Daten Variante 2 Variante 2 Größe Einheit Dimensionierung Hackschnitzelkessel 1060 kw Spitzenlastkessel Gas 870 kw Pufferspeicher 30 m³ Energiemengen Hackschnitzelkessel 3.959.595 kwh/a Spitzenlastkessel Gas 691.612 kwh/a 2.1.3 Variante 3: Holzhackschnitzel-, Gaskessel und Solarthermie (Zentral) Variante 3 sieht zusätzlich zu einem Holzhackschnitzel- und Gaskessel eine Solarthermieanlage vor. Der Holzhackschnitzelkessel dient analog zu Variante 2 zur Grundlastabdeckung. Die sommerliche Grundlast soll bei dieser Variante allerdings von einer Solarthermieanlage bereitgestellt werden. Der Gaskessel dient zur Abdeckung der restlichen Wärmelasten. Die Wärme soll von einer Heizzentrale über ein Nahwärmenetz gespeist werden. Heizung und Warmwasser können von den Wärmeerzeugern der Heizzentrale erbracht werden. Die Solarthermieanlage kann entweder als Großanlage in der Nähe der Heizzentrale errichtet oder als kleinere dezentrale Anlagen auf den Dächern der Gebäude installiert werden. Mit diesem Anlagenkonzept kann eine regenerative Deckungsrate von über 95 % erreicht werden. In Tabelle 2 sind die Ergebnisse der technischen Berechnung zusammengefasst. Tabelle 2: Technische Daten Variante 3 Variante 3 Größe Einheit Dimensionierung Hackschnitzelkessel 1060 kw Spitzenlastkessel Gas 870 kw Pufferspeicher 100 m³ Solarthermieanlage 1230 m² Energiemengen Hackschnitzelkessel 3.898.129 kwh/a Spitzenlastkessel Gas 138.415 kwh/a Solarthermieanlage 614.663 kwh/a 2.1.4 Variante 4: Blockheizkraftwerk, Holzhackschnitzel-, Gaskessel (Zentral) Zur Grundlastabdeckung dient in dieser Variante ein Blockheizkraftwerk (siehe Abbildung 3). Ein Holzhackschnitzelkessel übernimmt die Mittellast. Für die Spitzenlast ist ein Gaskessel vorzusehen. Bei dieser Variante ist ebenfalls eine Nahwärmeverbundlösung mit Heizzentrale vorgesehen. Heizung und Warmwasser können von den Wärmeerzeugern der Heizzentrale erbracht werden. 4
Anlagenkonzeption Abbildung 3: Aufteilung Wärmeerzeuger Variante 3 Das Blockheizkraftwerk wird mit Erdgas betrieben. Diese Variante erreicht damit eine regenerative Deckungsrate von etwa 50 %. Tabelle 3 stellt die Ergebnisse zusammen. Tabelle 3: Technische Daten Variante 4 2.1.5 Variante 5: Wärmepumpe und Eisspeicher (Zentral) In einer vorangegangenen Studie wurde eine Nahwärmeverbundlösung mit einem Wärmepumpen-Eisspeicher System untersucht. Wärmepumpen nutzen Umweltenergie (Primärquelle), um mit zusätzlicher elektrischer Energie Wärme zu erzeugen. Als Quelle für die Umweltenergie können folgende Medien dienen: - Luft - Wasser - Erdwärme - Abwärme Variante 4 Größe Einheit Dimensionierung Hackschnitzelkessel 960 kw Spitzenlastkessel Gas 960 kw Pufferspeicher 100 m³ BHKW 250 kw Energiemengen Hackschnitzelkessel 2.234.096 kwh/a Spitzenlastkessel Gas 753.874 kwh/a BHKW (Wärme) 1.663.237 kwh/a BHKW (Strom) 917.648 kwh/a Sofern keine Abwärme beispielsweise durch nahegelegene Industrie oder ausreichend Wasser mit einem bestimmten Temperaturniveau vorliegt, so ist eine Erdwärmepumpe vorzuziehen. Erdwärmepumpen sind in der Anschaffung teurer als Luftwärmepumen. Im Betrieb sind diese aber 5
Anlagenkonzeption deutlich effizienter und für die Größenordnung des Quartiers deshalb mit Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit besser geeignet. Für die Nordstadt in Ladenburg ist die Möglichkeit einer Erdwärmepumpen-Versorgung aufgrund des besonderen Erdreichs allerdings ausgeschlossen. Als Alternative bietet sich ein Eisspeicher als Primärquelle an, der durch Solarabsorber regeneriert werden soll. Regeneration bedeutet in diesem Sinne, dass die Solarabsorber den zu Eis erstarrten Speicher wieder verflüssigen. Der Eisspeicher kann als Betonzisterne mit Wärmetauschern ausgeführt und wenige Meter unter der Erdoberfläche verbaut werden. Das Anlagenkonzept der fünften Variante sieht einen monovalenten Betrieb der Wärmepumpe vor. Das heißt, dass keine zusätzlichen Wärmeerzeuger in der Heizzentrale nötig sind. Um einen möglichst effizienten Betrieb zu gewährleisten, sollte die Temperaturspreizung zwischen Primärseite (Eisspeicher) und Sekundärseite (Netztemperatur) möglichst gering bleiben. Aus diesem Grund werden die Netztemperaturen vergleichsweise niedrig gehalten (40 C Vorlauf). Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass von der Heizzentrale kein Warmwasser, sondern nur die Wärme für Heizung (Flächenheizungen genügen diese niedrigen Temperaturen) bereitgestellt werden kann. Nach Vorgaben der Trinkwasserverordnung und des DVGW-Arbeitsblattes W551 muss eine Temperatur von mindestens 60 C im Gebäude für die Warmwasserbereitung zur Verfügung stehen. Das Konzept sieht vor, elektrische Durchlauferhitzer für die Warmwasserbereitung in den Wohneinheiten zu installieren. Tabelle 4 fasst die technischen Daten des Konzepts zusammen. Bei der Dimensionierung wurden Hersteller von Gesamtsystemen befragt. Die Jahresarbeitszahl, die für die Bestimmung des Stromverbrauchs der Wärmepumpe nötig ist, wurde mit 3,5 analog zur vorangegangen Studie angesetzt. 2.1.6 Variante 6: Luftwärmepumpen (dezentral) Tabelle 4: Technische Daten Variante 5 Nach Absprache mit dem Auftraggeber wurde zusätzlich eine dezentrale Variante mit Luftwärmepumpen in den einzelnen Gebäuden betrachtet. Die dezentralen Luftwärmepumpen können Warmwasser bereitstellen, ohne dass die Jahresarbeitszahl in dem Maße sinken würde wie bei der Eisspeicher-Wärmepumpe. Grund hierfür ist, dass hohe Temperaturen auf der Sekundärseite der Wärmepumpe für die Warmwasserbereitung nur kurzzeitig anfallen. Bei einer zentralen Verbundlösung müssen dauerhaft hohe Netztemperaturen gefahren werden, um eine Warmwasserbereitstellung zu gewährleisten. 2.2 Nahwärmenetz und Heizzentrale Variante 5 Größe Einheit Dimensionierung Wärmepumpe 2000 kw Eisspeicher 300 m³ Solarabsorber 7000 m² Energiemengen Wärmepumpe 3.458.078 kwh/a Durchlauferhitzer dezentral 771.144 kwh/a Bei vier der sechs betrachteten Varianten ist ein Nahwärmenetz zur Wärmebereitstellung erforderlich. Abbildung 4 zeigt einen Entwurf der Trassenführung. Die Gesamtlänge des Wärmenetzes beläuft sich auf etwa 3,8 Kilometer. Davon sind 2,2 Kilometer Haupttrasse und 1,6 Kilometer Hausanschlussleitungen. Die durch das Netz bedingten Wärmeverluste betragen 13,2 % des gesamten Jahreswärmemengenbedarfs. 6
Anlagenkonzeption Im Laufe der Projektbearbeitung wurden mehrere Standorte für die Heizzentrale diskutiert. Letztendlich hat sich ein Standort im Nordwesten des Quartiers an der Weinheimer Straße durchgesetzt. Abbildung 4: Nahwärmenetz und Heizzentrale 7
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nach VDI 2067 3 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nach VDI 2067 Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nach VDI 2067 berücksichtigt die Gesamtkosten des Projekts und vergleicht die Varianten anhand der jeweiligen Jahresvollkosten. 3.1 Investitionen Nachfolgend sind die Investitionen für jede Variante mit den jeweiligen Hauptkomponenten zusammenfassend dargestellt. Tabelle 6: Gas und Solarthermie (Dezentral) Variante 1 Betrag 156 Erdgas Brennwert-Anlagen 1.092.000 Solarthermieanlage 514.800 Rohrleitungen Solarthermie 62.400 Pufferspeicher Solarthermie 468.000 Kamine 234.000 Fördermittel -312.000 Planung BNK 474.240 Summe 2.533.440 Tabelle 5: Holz und Gas (Zentral) Variante 2 Betrag Spitzenlastkessel Heizkessel mit Zubehör 15.700 Brenner 5.400 Pumpen (Netz, Kesselkreise) 16.000 Wärmeübergabestationen 468.000 Rohrleitungen Heizzentrale 30.000 GLT / Elektrische Anlagen HZ 75.000 Wärmenetz Haupttrasse 890.800 Wärmenetz Hausanschlussleitung 468.000 Kamine 24.000 Wärmeerzeugung Holzhackschnitzel-Anlage 343.500 Druckhaltung 12.000 Bauliche Anlagen (Silo, Heizhaus) 400.000 Pufferspeicher 30.000 Wärmemengenzähler 31.200 Fördermittel -529.140 Planung BNK 393.344 Summe 2.673.804 Tabelle 7: Holz, Solarthermie und Gas (Zentral) Variante 3 Betrag Spitzenlastkessel Heizkessel mit Zubehör 15.700 Brenner 5.400 Pumpen (Netz, Kesselkreise) 16.000 Wärmeübergabestationen 468.000 Rohrleitungen Heizzentrale 30.000 GLT / Elektrische Anlagen HZ 75.000 Wärmenetz Haupttrasse 890.800 Wärmenetz Hausanschlussleitung 468.000 Kamine 24.000 Wärmeerzeugung Holzhackschnitzel-Anlage 343.500 Druckhaltung 25.000 Bauliche Anlagen (Silo, Heizhaus) 500.000 Pufferspeicher 100.000 Wärmemengenzähler 31.200 Solaranlage Kollektor 400.000 Solaranlage Pumpen und Geräte 25.000 Solaranlage Rohrleitung/Anschlüsse 75.000 Solaranlage Außenanlage/Grundstück 300.000 Fördermittel -879.140 Planung BNK 454.038 Summe 3.367.498 Tabelle 8: BHKW, Holz und Gas (Zentral) Variante 4 Betrag Spitzenlastkessel Heizkessel mit Zubehör 16.100 Brenner 7.200 Pumpen (Netz, Kesselkreise) 16.000 Wärmeübergabestationen 468.000 Rohrleitungen Heizzentrale 30.000 GLT / Elektrische Anlagen HZ 75.000 Wärmenetz Haupttrasse 890.800 Wärmenetz Hausanschlussleitung 468.000 Kamine 35.000 Wärmeerzeugung Holzhackschnitzel-Anlage 280.000 Druckhaltung 15.000 Bauliche Anlagen (Silo, Heizhaus) 450.000 Pufferspeicher 30.000 Wärmemengenzähler 31.200 BHKW 120.000 Fördermittel -537.220 Planung BNK 410.522 Summe 2.805.602 Tabelle 8: Wärmepumpe mit Eisspeicher (Zentral) Variante 5 Betrag Pumpen (Netz, Kesselkreise) 16.000 Wärmeübergabestationen 468.000 Wärmenetz Haupttrasse 890.800 Wärmenetz Hausanschlussleitung 468.000 Wärmeerzeugung WP,Eisspeicher,Absorber etc. 5.178.600 Durchlauferhitzer Warmwasser 476.000 Bauliche Anlagen (Silo, Heizhaus) 100.000 Wärmemengenzähler 31.200 Fördermittel -4.310.159 Planung BNK 991.718 Summe 4.310.159 Tabelle 7: Luftwärmepumpen (Dezentral) Variante 6 Betrag 156 Luftwärmepumpen 2.145.000 Fördermittel -234.000 Planung BNK 429.000 Summe 2.340.000 8
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nach VDI 2067 3.2 Spezifische Wärmekosten Im Wirtschaftlichkeitsvergleich nach VDI 2067 werden die angegebenen Investitionen auf die so genannten kapitalgebundenen Kosten umgerechnet. Hinzu kommen die betriebsgebundenen Kosten in Form von Wartung, Emissionsmessung etc. und die verbrauchsgebundenen Kosten, die hauptsächlich aus dem Brennstoffverbrauch resultieren. Alle Kostengruppen zusammen bilden die jährlichen Vollkosten des Projekts. Der Betrachtungszeitraum liegt bei 20 Jahren. Abbildung 5 stellt die Jahresvollkosten aller Varianten graphisch dar. Abbildung 5: Wirtschaftlichkeitsvergleich nach VDI 2067 Der Abbildung ist zu entnehmen, dass die beiden dezentralen Varianten (Variante 1: Gaskessel und Solarthermie und Variante 6: Luftwärmepumpen) nahezu kostenneutral zueinander stehen. Variante 3 mit Blockheizkraftwerk und Holzhackschnitzel im Nahwärmeverbund und Variante 4 mit Eisspeicher-Wärmepumpe weisen höhere Kosten als die konventionellen, dezentralen Varianten auf. Die hohen verbrauchsgebundenen Kosten des Wärmepumpenkonzepts sind insbesondere dadurch begründet, dass Warmwasser elektrisch bereitgestellt werden muss. Hinzu kommt, dass das Wärmepumpen-System die höchsten Investitionen aufweist. Hohe Betriebs- und Verbrauchskosten für das Blockheizkraftwerk sind verantwortlich für die höheren Jahresvollkosten. Die Stromerlöse sind zu gering, um eine Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten. Tabelle 9 fasst die Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsberechnung für alle Varianten zusammen. Tabelle 9: Daten Wirtschaftlichkeitsvergleich nach VDI 2067 Einheit Variante 1 Variante 2 Variante 3 Variante 4 Variante 5 Variante 6 Kapitalgebundene Kosten [ /a] 167.764 155.428 193.818 161.671 208.169 186.007 Betriebsgebundene Kosten [ /a] 46.020 24.300 25.300 65.794 56.000 41.340 Verbrauchsgebundene Kosten [ /a] 274.132 230.371 184.293 361.596 436.469 258.432 Einsparung [ /a] 0 77.817 84.505 0 0 2.137 Summe [ /a] 487.916 410.099 403.411 589.061 700.639 485.779 spez. Wärmekosten [Cent/kWh] 14,38 12,09 11,89 15,10 20,65 14,32 Das zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit verwendete Excel-Tool von ibs Energie liegt dem Auftraggeber bereits vor. Hier kann der Einfluss von Preissteigerungen und Brennstoffkosten auf die Wirtschaftlichkeit beobachtet werden. 9
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nach VDI 2067 3.3 Anschlussdichten Die bisherigen Berechnungen beziehen sich auf das gesamte Quartier. Es wurde also die Annahme zu Grunde gelegt, dass alle Neubauten an das Nahwärmenetz angeschlossen werden. Aus diesem Grund wird der Einfluss verschiedener Anschlussdichten auf die Wirtschaftlichkeit der Varianten untersucht. Abbildung 6 zeigt den Einfluss unterschiedlicher Anschlussdichten des Quartiers auf die Wirtschaftlichkeit der Varianten. Abbildung 6: Wärmekosten nach Anschlussdichten Die dezentralen Varianten 1 und 6 sind nahezu kostenneutral. Unterschiedliche Anschlussdichten haben keinen Einfluss auf diese Varianten. Der Abbildung ist zu entnehmen, dass die Wärmekosten für die Verbundlösungen steigen, je weniger Gebäude an das Wärmenetz angeschlossen werden. Grund hierfür sind insbesondere die Investitionen für das Nahwärmenetz und das Heizwerk, die sich mit geringerer Anschlussdichte nur unwesentlich verringern. In Kapitel 3.2 ist bereits hervorgegangen, dass das Wärmepumpen-Eisspeicher Konzept bei 100 % Anschlussdichte bereits teurer ist als die dezentralen Varianten. Für Variante 2 und 3 ergibt sich eine Mindestanschlussdichte von etwa 60 %, bei der eine zentrale Wärmeversorgung kostengünstiger ist als eine dezentrale Wärmeversorgung. 3.4 Preissteigerung Neben der Untersuchung unterschiedlicher Anschlussdichten wird der Einfluss von Preissteigerungsraten auf die kostengünstigsten Varianten beobachtet. Abbildung 7 stellt den Einfluss einer Preissteigerungsrate von fünf Prozent auf Erdgas und Holzhackschnitzel Abbildung 1 graphisch dar. 10
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nach VDI 2067 Abbildung 7: Einfluss der Preissteigerungsrate 5% Die aktuellen, geringeren Brennstoffkosten von Holzhackschnitzeln im Vergleich zu Erdgas haben bei gleicher Preissteigerung zur Folge, dass der absolute Anteil, um den sich die Brennstoffkosten erhöhen, bei Holzhackschnitzeln deutlich geringer ist als bei Erdgas. Im Laufe der Jahre macht sich diese Tatsache immer deutlicher bemerkbar. Sofern eine Solarthermieanlage einen Teil der Wärmeerzeugung übernimmt, verstärkt sich dieser Sachverhalt, da hier keine Brennstoffkosten anfallen. Die zentralen Varianten 2 und 3 sind dementsprechend wesentlich preisstabiler. 11
Emissionsberechnung 4 Emissionsberechnung Die Emissionsberechnung für alle Varianten wird nach Gemis durchgeführt. Bei dieser Berechnung werden die Emissionen aller Vorketten wie beispielsweise die Brennstoffförderung, Verteilung bzw. Lieferung usw. mit berücksichtigt. Abbildung 8 zeigt die Treibhausgasemissionen für alle Varianten in Megagramm bzw. Tonnen pro Jahr. Abbildung 8: Vergleich Treibhausgasemissionen Vor den dezentralen Varianten 1 und 6 weist das Wärmepumpen-Eisspeicher-Konzept die höchsten Treibhausgasemissionen auf. Dies ist vor allem dadurch begründet, dass Warmwasser elektrisch über Durchlauferhitzer bereitgestellt werden muss. Für die wirtschaftliche Berechnung als auch für die Berechnung der Treibhausgasemissionen ist der deutsche Strommix zu Grunde gelegt. Werden die Eisspeicher-Wärmepumpe, die Luftwärmepumpe sowie die elektrischen Durchlauferhitzer mit einem Strommix aus regenerativen Energien berechnet, so verbessert sich die Treibhausgasbilanz dieser Varianten deutlich. Da der Wirtschaftlichkeitsvergleich allerdings mit den Preisen des deutschen Strommix berechnet wurde, gelten für die Emissionsberechnung die gleichen Werte, um die Bilanzgrenze nicht zu verzerren. Die Berechnung mit regenerativen Strom würde die Wirtschaftlichkeit verschlechtern und die Treibhausgasbilanz verbessern. Die geringsten Treibhausgasemissionen weisen die beiden kostengünstigsten Varianten mit Holz und Solarthermie auf. Mit Variante 3 (Holzhackschnitzelanlage, Solarthermieanlage und Gaskessl) können die Treibhausgasemissionen um 84 % gegenüber der konventionellen Variante vermieden werden. 12
Fazit und Empfehlungen 5 Fazit und Empfehlungen Die Untersuchung von sechs unterschiedlichen Wärmeversorgungskonzepten hat gezeigt, dass prinzipiell eine zentrale Nahwärmeverbundlösung mit Heizzentrale wirtschaftlich und aus Klimaschutzgründen zu empfehlen ist. Dies liegt insbesondere daran, dass das Quartier eine hohe Bebauungsdichte aufweist. Der Wärmeabsatz pro Trassenmeter und Jahr, der in vereinfachten Betrachtungen ein Wirtschaftlichkeitskriterium darstellt, ist dementsprechend hoch. Neben den Vorteilen für den Kunden wie höheren Komfort (keine Wartung etc.), höheren Platzbedarf im Haus und Wertsteigerung des Gebäudes bietet die Nahwärmeversorgung für alle Beteiligten weitere positive Nebeneffekte. Sofern der eingesetzte Brennstoff aus der Region stammt, ist hier insbesondere die Steigerung der regionalen Wertschöpfung zu nennen. Mit einer Nahwärmeversorgung kann der Bedarf überwiegend durch den Einsatz von regenerativen Energien kostengünstig gedeckt werden. Die Folge daraus ist, dass mögliche Preissteigerungen einen sehr geringen Einfluss auf den Nahwärmeverbund haben. Nachteilig wirken sich die durch das Nahwärmenetz bedingten Wärmeverluste aus, die insgesamt einen höheren Wärmebedarf verursachen. Die Effizienz der Gesamtanlage ist dementsprechend geringer als beispielsweise bei dezentralen, modernen Gasbrennwertgeräten. Die Wärmeverluste des Netzes wurden in den Wirtschaftlichkeitsberechnungen bereits berücksichtigt. Hinzu kommt die Abhängigkeit mehrerer Verbraucher von einer Gesamtanlage. Verbraucher können zudem keinen spontanen Anbieterwechsel vornehmen. Schlussendlich kann festgestellt werden, dass der Wärmebedarf des untersuchten Quartiers mit einem regenerativen Anteil > 90 % so kostengünstig nur durch eine zentrale Nahwärmeverbundlösung bereit gestellt werden kann. Für die Größenordnung des Neubaugebiets der Nordstadt Ladenburg ist ein Holzhackschnitzelkessel mit zusätzlicher Solarthermieanlage und einem Gaskessel als Redundanz zur Wärmeerzeugung zu empfehlen. Diese Variante stellt die klimafreundlichste und wirtschaftlichste Möglichkeit für das untersuchte Quartier dar. Aufgrund der vergleichsweise hohen Grundstückspreise empfiehlt es sich, die Solarthermieanlage dezentral als mehrere Einzelanlagen auf die Gebäude zu installieren. Dadurch kann einerseits Platz gespart und Netzverluste können vermieden werden. Abschließend ist seitens ibs Energie zu empfehlen, das Eigentum der Gesamtanlage der Kommune zu überlassen. Den Betrieb der Anlage kann entweder die Kommune oder ein privates Unternehmen übernehmen. Sollte jenes Unternehmen zahlungsunfähig werden, so kann ein neuer Betreiber bestimmt werden. Sofern ein privates Unternehmen allerdings Eigentümer der Gesamtanlage ist und jenes Unternehmen insolvent geht und in der Folge ein neuer Eigentümer bestimmt wird, so kann nicht sichergestellt werden, dass der Wärmepreis für den Kunden stabil bleibt. Im Gegensatz zu einer Kommune, wird das private Unternehmen dazu streben, einen Gewinn zu erwirtschaften. 13