Kalte Nahwärme - Effiziente Gebäudeversorgung

Kalte Nahwärme mit modernen Wärmepumpen nutzen

Der Schlüssel zum energetisch ganzheitlichen Quartierskonzept

Unter dem Begriff kalte Nahwärme werden Nah- oder Fernwärmenetze verstanden, die auf einem Temperaturniveau von weniger als 30°C betrieben werden. Diese Netze finden in der letzten Zeit vermehrt Anwendung, da sie eine Reihe von Vorteilen miteinander vereinen und dem energetischen und emissionstechnischen Fußabdruck der modernen Siedlungswirtschaft unter gewissen Voraussetzungen sehr entgegenkommen können.

Grundsätzlich gehören alle alternativen Netzformen („kalte Nahwärme“) zu den Anergienetzen und werden nach den Temperaturniveaus von Vor- und Rücklauf unterschieden. Der auch häufig verwendete Name Intelligente Nahwärme ist eher ein Sammelbegriff, der die Tatsache umschreibt, dass ein Netz durch die geringeren Heizlasten von Gebäuden nicht mehr zwingend auf hohem Temperaturniveau betrieben werden muss. Das für die Beheizung und Warmwasserbereitung der Gebäude nötige Temperaturniveau wird in der Regel über dezentrale Wärmepumpen in den Gebäuden bereitgestellt. Diese nutzen dabei Umweltwärme auf geringem Temperaturniveau, für den Betrieb kommen zunehmend Erneuerbare Energien oder Überschussstrom zum Einsatz.

 

 

Veranstaltungshinweis:

Tag der offenen Tür

Kalte Nahwärme mit ratiotherm Wärmepumpen

Unsere Wärmepumpen sind die patentierte und clevere Kombination aus Übergabestation zur direkten Beheizung bzw. Warmwasserbereitung über ein Nahwärmenetz und einer integrierten Wärmepumpe, welche diese Aufgaben alternativ bzw. ergänzend übernehmen kann - für ein Maximum an Flexibilität im Nah- und Fernwärmenetz.

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Folgende Strategien lassen sich im kalten, intelligenten Nahwärmenetz realisieren:

Netzstrategie: rein kalter Betrieb – die Urform der kalten Nahwärme

Die Vorlauftemperatur in diesem sogenannten Quellnetz liegt ganzjährig zwischen 8-12°C, dadurch keine Wärmeverluste im Netz. Durch den Einsatz von nicht isolierten Rohleitungen kann „auf dem Weg zum Endabnehmer“ zusätzlich noch Energie aufgenommen werden, was die Erschließung der eigentlichen Quelle (Sondenfeld, Grundwasserbrunnen, etc.) günstiger macht. Dafür ist aber für den Betrieb der dezentralen Wärmepumpen relativ viel Strom notwendig. Diese Netze nutzen ausschließlich Umweltwärme auf sehr geringem Temperaturniveau und können nicht durch zusätzliche Energieträger unterstützt werden. Bestandsgebäude können in der Regel in solchen Netzen nicht bzw. nur sehr schwer mit eingebunden werden, da die Heizlasten meist zu hoch sind. Dies ist die unflexibelste Art eines Anergienetzes.

Netzstrategie: kalt/warm Betrieb im Wechsel der Jahreszeiten

Im Winter wird das Netz auf eine Vorlauftemperatur von 60-85°C gefahren, wie ein klassisches Netz. Damit kann die Heizlast der Gebäude meist komplett und direkt ohne Einsatz der Wärmepumpe abgedeckt werden. Das Warmwasser wird in diesem Betriebsmodus ebenfalls direkt und ausschließlich über die Nahwärme direkt erzeugt. Ab Außentemperatur von ca. 12°C und wärmer wird das Netz auf Sommerbetrieb umgeschaltet und läuft mit Vorlauftemperatur von 10-30°C. Die Vorwärmung der Netztemperatur passiert über eine Heizzentrale mit Solarthermie oder andere Energiequellen (BHKW, Hackschnitzel, etc.). Der große Vorteil: Die solarthermische Komponente kann maximiert werden. Die Warmwasserbereitung und eventuelle „Rest-Heizlasten“ in der Übergangszeit übernimmt  die dezentrale Wärmepumpe innerhalb jedes einzelnen Gebäudes. In Netzen, in denen ratiotherm Wärmepumpen mit HiQ-Technologie zum Einsatz kommen, sind je nach Wärmepumpentyp Vorlauftemperaturen von 10-55°C möglich. Ideal dafür geeignet sind Mischbebauungen (Neubau + Bestand), da die Heizlasten im Winter unabhängig von der Leistung der Wärmepumpe nahezu beliebig hoch sein können, denn die Wärmeübertragung geschieht mit einer klassischen Fernwärme-Übergabestation.

Netzstrategie: gleitender Betrieb in Abhängigkeit der Außentemperatur

Bei dieser Strategie wird die Vorlauftemperatur im Nahwärmenetz immer in Abhängigkeit der Außentemperatur gehalten, fließend bzw. gleitend zwischen 10-50°C, vergleichbar mit der Heizkurve einer Zentralheizung. Die Gebäude müssen so beschaffen sein, dass diese Temperatur zur vollständigen Beheizung ausreicht, die Übertragung der Heizenergie geschieht mittels Übergabestationen innerhalb der hierfür spezialisierten Wärmepumpen direkt auf die Heizkreise. Die Warmwassererzeugung übernimmt die in jedem Gebäude dezentral platzierte Wärmepumpe ganzjährig, wobei die Vorwärmung des Brauchwassers durch die Nahwärme realisiert wird. Die Wärmeerzeugung des Netzes erfolgt in einer Heizzentrale aus einem Mix aus Solarthermie, BHKW und klassischen Feuerungen (Biomasse, Öl, Gas). Die gleitende Strategie ist primär für den Neubau geeignet.

Netzstrategie: Rücklauf-Auskühlung zur Optimierung im Netzbestand

Gerade in großen Fern- und Nahwärmenetzen mit hoher Anschlußdichte gibt es immer wieder das Problem, dass die Temperaturunterschiede (Spreizung) zwischen Vor- und Rücklauf nicht den Vorgaben bzw. Wünschen des Nahwärme-Netzbetreibers entsprechen. Die Netztemperaturen im Rücklauf ist häufig zu hoch, was den Energietransport im Netz behindert. Für den Fernwärme-Betreiber ist es daher von Vorteil, wenn der Rücklauf entsprechend ausgekühlt wird. Dies kann über die Installation eines zusätzlichen Netzstranges realisiert werden. Dieser nutzt als Vorlauf den Rücklauf des Bestandsnetzes und kühlt diesen über den Einsatz von dezentralen Wärmepumpen in den einzelnen Gebäuden aus. Diese technische Möglichkeit bietet viele Varianten, gerne beraten wie Sie hierzu.

Best Practice

unsere Referenzen

Für folgende Anwendung eignet sich die kalte Nahwärme ausgezeichnet:

  • Für Kommunen und Städte, als attraktives Modell der Dekarbonisierung im Wohnungsbau
  • Für Stadtwerke, als zusätzliches Geschäftsmodell – vor allem in Kombination mit einem Arealnetz
  • Für Unternehmen im Bereich Contracting, als effiziente Lösung zur kostengünstige Wärmebereitstellung
  • Für Industriebetriebe zur Erwirtschaftung zusätzliche Erlöse aus Abwärme bzw. zur Energieeinsparung von Kühlenergie

Ausblick in die Zukunft

warum Sie auf kalte Nahwärme setzen sollten

  • Förderung Wärmenetz 4.0: aktuell setzt die Regierung auf ein durch die BAFA aufgelegtes Förderprogramm namens Wärmenetz 4.0. Im Rahmen dieser Förderung können Kommunen, Landkreise, Stadtwerke und andere Institutionen auf ein aus 4 Modulen bestehendes Förderprogramm zurückgreifen. Das erste Modul umfasst die finanzielle Unterstützung einer Machbarkeitsstudie, das darauf folgende Modul unterstützt in der Umsetzung, die weiteren Module fördern weitere Akquise und die Beteiligung der Wissenschaft (Hochschulen, etc.) an der energetischen Auswertung und Begleitung des Projektes. Nähere Auskünfte erteilt hier die BAFA.
  • Förderung der Wärmepumpe: auch eine in einem Nahwärmenetz betriebene ratiotherm Wärmepumpe erhält die BAFA Förderung für Wärmepumpen. Hier wird unterschieden nach Basisförderung (4.000 EUR im Bestand) und Innovationsförderung (4.000-6.000 EUR, je nachdem ob Neubau oder Bestand). Zusätzlich erhältlich sind Lastmanagement-Bonus und Wärmenetz-Bonus von je 500 EUR – ein sehr attraktives Gesamtpaket
  • Im Quartierbereich kann durch die Implementierung ein sehr geringer Primärenergiefaktor erreicht werden, dies macht den Anschluss ans Wärmenetz für Hauseigentümer sehr attraktiv, da durch den Netzanschluss sämtliche Anforderungen an eine anteilige Versorgung mit Erneuerbaren Energien bereits erfüllt sind.
  • Denkt man das kalte Wärmenetz als Ansatz für die Quartiersversorgung weiter, kommt das Thema Arealnetz und Kundenanlage als Stichworte ins Spiel. Hierbei geht es um die ganzheitliche Versorgung von Quartieren mit Strom und Wärme. Dies stellt aktuell die Königsdisziplin dar und ist in der modernen Siedlungswirtschaft der Schlüssel zur Sektorkopplung. Entsprechende Konzeptionen und Wege der Umsetzungen kann ratiotherm gerne aufzeigen – kontaktieren Sie uns hierzu gerne.

Sie möchten direkt mit uns in Kontakt treten und sich persönlich beraten lassen:

Rufen Sie uns an unter:
+49 8422 9977-0

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