Projektentwickler/in für Energiegenossenschaften Lehrstudienbrief Nahwärme
Die Untersuchung wurde in Auftrag gegeben von: innova eg Dr. Burgard Flieger Erwinstraße 29 79102 Freiburg genossenschaft@t-online.de Tel: 0761 709023 Fax: 0761 709084 Erarbeitung und Ausführung: Thilo Bär Business Team Bioenergie Corporate REHAU AG + Co Ytterbium 4 91058 Erlangen Die Unterlage ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdruckes, der Entnahme von Abbildungen, der Funksendungen, der Wiedergabe auf fotomechanischem oder ähnlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben vorbehalten. Unsere anwendungstechnische Beratung in Wort und Schrift beruht auf Erfahrung und erfolgt nach bestem Wissen, gilt jedoch als unverbindlicher Hinweis. Außerhalb unseres Einflusses liegende Arbeitsbedingungen und unterschiedliche Einsatzbedingungen schließen einen Anspruch aus unseren Angaben aus. Die Informationen sind nach bestem Wissen zusammen gestellt. Eine Gewähr für die Ergebnisse wird nicht übernommen. Der Autor übernimmt keine Verantwortung oder Haftung jedweder Art für Aufwendungen, Verluste oder Schäden, die aus oder in irgendeiner Art und Weise im Zusammenhang mit der Nutzung eines Teils dieser Informationen stehen. Lehrstudienbrief Nahwärme Thilo Bär 2/129
Inhaltsverzeichnis: 1 KURZZUSAMMENFASSUNG... 12 2 MOTIVATION... 12 2.1 Grundlegende Herausforderung...12 3 EINLEITUNG... 14 3.1 Vorstellung REHAU AG+Co...14 3.1.1 Kreative Ideen, Innovative Lösungen Für die Welt von Heute und Morgen...14 3.1.2 Energie ernten Nutzung natürlicher Ressourcen...14 3.2 Hintergrund Autor Thilo Bär...15 3.2.1 Mein erstes Projekt...15 4 GRUNDLAGEN TECHNIK HAUPTKOMPONENTEN NAHWÄRMENETZ... 16 4.1 Überblick...16 4.2 Grundlagen zu Erzeugern...16 4.2.1 Heizwerk...16 4.2.2 Kraftwerk...17 4.2.3 Heizkraftwerk...18 4.3 Grundlagen zur Wärmeverteilung...20 4.3.1 Stahlrohrsysteme Fachbegriff Kunststoffmantelrohr (KMR)...21 4.3.2 Kunststoffrohrsystem - Fachbegriff Polymeres Mediumrohr (PMR)...23 4.3.3 Unterscheidung zwischen Nah- und Fernwärme...25 4.3.4 Langzeitverhalten...26 4.3.5 Beispiel zur Lebensdauerberechnung...28 4.3.6 Rohrhersteller für Wärmenetze...28 4.3.7 Überblick: Eigenschaften Kunststoffrohrsysteme...29 4.3.8 Überblick über PMR Verbindungstechnik:...29 4.3.9 Überblick über PMR Muffentechnik bzw. Nachisolierung...31 4.3.10 Überblick über PMR Zubehör...32 4.4 Grundlagen zur Wärmenutzung...33 4.4.1 Beispiele Für Wärmeabnehmer...33 4.4.2 Übergabestation...34 5 GRÜNDE FÜR EIN NAHWÄRMENETZ... 37 5.1 Steigende Energiepreise...37 5.2 Ungenutze Abwärme...37 5.3 Als Ziel: Bioenergiedorf...38 Lehrstudienbrief Nahwärme Thilo Bär 3/129
5.4 Gründe im Privatbereich...39 5.5 Politische Ziele und gesetzliche Verordnungen...40 5.5.1 Erneuerbare Energien Gesetz...40 5.5.2 Erneuerbare Energien Wärme Gesetz...40 5.5.3 Energieeinsparverordnung...41 5.5.4 EU Richtlinie 2010/31/EU...42 5.5.5 Das KWK Gesetz...43 5.6 Sonstige Gründe...43 6 I. MEILENSTEIN: IDEENPHASE... 44 6.1 Die erste Abendveranstaltung...44 6.2 Aufgaben der Arbeitsgruppe...44 7 CHECKLISTE ZUR ERSTEN BEURTEILUNG... 45 7.1 Luftbild, Amtliche Karte...45 7.2 Energieressourcen vor Ort...47 7.3 Bestehende Wärmeerzeugungsanlagen...47 7.4 Inselbildung durch Kategorien der Wärmeabnehmer...47 7.5 Erste Abschätzung des Projekts mittels Erfolgsfaktoren...48 7.6 Vorhandene Kompetenzen vor Ort...49 7.7 Auftragsvergabe Planer...49 8 II. MEILENSTEIN: KONZEPTPHASE... 50 9 BEDARFSANALYSE / DATENERHEBUNG... 50 9.1 Wärmebedarfsermittlung...50 9.1.1 Weg 1: Leistungsbestimmung über Energieverbrauch...51 9.1.2 Weg 2: Leistungsbestimmung über Energieverbrauchskennwert...52 10 MACHBARKEITSSTUDIE... 54 11 WEITERE ENTSCHEIDUNGSHILFEN... 56 11.1 Heizkostenvergleich...56 11.2 Fördermöglichkeiten...57 12 III. MEILENSTEIN: PLANUNGSPHASE... 58 13 PLANUNG WÄRMEVERTEILUNG UND NETZAUFBAU... 58 13.1 Festlegung Trassenverlauf und Standort Heizzentrale...58 13.2 Netzformen...59 13.2.1 Strahlennetze...59 13.2.2 Ringnetze...59 13.2.3 Maschennetze...60 Lehrstudienbrief Nahwärme Thilo Bär 4/129
13.3 Verlegevarianten...61 13.3.1 Abzweigmethode...61 13.3.2 Haus-zu-Haus -Trassenführung / Einschleif-Methode...61 13.3.3 Verbindung verschiedener Rohrsysteme...62 13.4 Wärmeverluste...63 13.4.1 Kennzahlen zum Wärmeverlust...63 13.4.2 Beispielrechnungen zum Wärmeverlust...64 13.4.3 Wärmeverlust zwischen Vor- und Rücklauf...65 13.4.4 Wärmeverluste mit erhöhten Dämmstärken...66 14 NETZDIMENSIONIERUNG... 68 14.1 Anschlussnehmer...68 14.2 Wärmebereitstellungs- und Pufferspeicherkonzept...69 14.3 Trassenverlauf und Standort Heizzentrale...70 14.4 Ermittlung der Gleichzeitigkeit...71 14.5 Wärmeerzeuger und Pufferspeicher...73 14.6 Volumenströme und Temperaturspreizung...75 14.7 Vordimensionierung Nahwärmeleitung/ Ermittlung des ungünstigsten Stranges...78 14.8 Finale Dimensionierung...80 14.9 Pumpenauslegung...81 15 IV. MEILENSTEIN: UMSETZUNGSPHASE... 83 16 BAUAUSFÜHRUNG... 84 16.1 Transport...84 16.2 Lagerzeit...84 16.3 Transport...85 16.4 Aufnehmen mit Bagger...85 16.5 Aufnehmen mit Stapler...86 16.6 Lagerung...86 16.7 Überblick über verschiedene Verlegetechniken...87 16.7.1 Offene Bauweise...87 16.7.2 Einziehverfahren...88 16.7.3 Einpflügverfahren...89 16.7.4 Spühlbohrverfahren...90 16.8 Hinweise Rohrgraben...91 16.9 Verlegeabstände zu Versorgungsleitungen...91 16.10 Absicherung und Verkehrslasten...91 Lehrstudienbrief Nahwärme Thilo Bär 5/129
16.11 Biegeradien...92 16.12 Nachträglicher Anschluss...92 16.13 Verlegewerkzeug und Verlegehilfsmittel...93 16.14 Hausanschluss herstellen...94 16.15 Einbindung in vorhandenes Heizsystem...95 17 V. MEILENSTEIN: BETRIEBSPHASE... 96 17.1 Netzbetrieb und Wärmelieferung...96 17.1.1 Allgemeines...96 17.1.2 Inbetriebnahme...97 17.1.3 Betrieb, Wartung, Instandhaltung...98 17.1.4 Zentrale Filterstation...99 17.2 Druck- und Dichtheitsprüfung... 100 17.2.1 Grundlagen zur Druckprüfung... 100 17.2.2 Dichtheitsprüfung mit Wasser... 100 17.3 Leitsystem / Netzüberwachung / Anlagenregelung... 102 17.3.1 Aufbau Leitsystem... 104 17.3.2 Anlagenvisualisierung... 105 17.3.3 Messwertserver... 106 17.3.4 Vorteile eines Leitsystems in Wärmenetzen... 106 18 WÄRMELIEFERUNGSVERTRAG...107 18.1 Gesetzliche Grundlage für Wärmelieferverträge... 108 18.2 Preisregelungen... 108 19 ANSCHLUSS- UND BENUTZUNGSZWANG...109 20 GENEHMIGUNGEN...110 20.1 Leitungsrecht... 110 20.2 Baugenehmigungen... 111 21 ÖKOLOGISCHE BEWERTUNG VON NAHWÄRMENETZEN...111 22 ANHANG:...113 22.1 Grundlegende Fragen... 113 22.2 Anschluss-Fragebogen... 114 22.3 Checkliste Nahwärme... 116 22.4 Information und Einbindung der Bevölkerung... 117 22.5 Kommunikation zu den Hausbesitzern... 117 22.6 Heizkostenvergleich... 118 22.7 Preisentwicklung Brennstoffe... 119 Lehrstudienbrief Nahwärme Thilo Bär 6/129
22.8 Fördermöglichkeiten Nahwärme- und Biogasbereich... 120 22.9 Datengrundlage: Wärmeverluste DUO-Rohr und erhöhte Dämmstärke... 121 22.10 Tabellen Druckverlust REHAU Mediumrohr SDR 11... 122 22.11 Druckprüfungsprotokoll gilt auch für PE Xa-Mediumrohre... 126 22.12 Heizungswasser Faustregeln... 127 22.13 Vorteile eines Leitsystems in Wärmenetzen... 128 Lehrstudienbrief Nahwärme Thilo Bär 7/129