Die 4. Generation – die Zukunft der Fernwärme

Die 4. Generation – die Zukunft der Fernwärme

Von Prosumern bis zur Energiespeicherung – informieren Sie sich über die neuesten Innovationen im Bereich Fernwärme.

In diesem Kurs geht es um die 4. Generation der Fernwärmeanlagen. Wir beschreiben die wichtigsten Grundsätze dieser nachhaltigen Anlagen. Fernwärme liefert zuverlässig und kostengünstig Energie – und das seit ihren bescheidenen Anfängen in den späten 1800er Jahren. Heute ist die zentrale Produktion von erwärmtem oder gekühltem Wasser eine der Lösungen für Probleme wie eine schnelle Urbanisierung und den Klimawandel. Die Technologie entwickelt sich dabei kontinuierlich weiter. Intensive Forschungen haben den Weg für die 4. Generation der Anlagen geebnet. Das sind innovative Energie-Ökosysteme mit großem Potenzial. Aber was unterscheidet die neuen von den aktuellen Anlagen?

Die wichtigste Eigenschaft der Fernwärmeanlagen der 4. Generation ist das Vorlaufwasser mit niedriger Temperatur. Da Gebäude immer energieeffizienter werden, kann die Wassertemperatur deutlich gesenkt werden. Dies beeinträchtigt den Komfort der Verbraucher nicht im Geringsten. Aktuell beträgt die Temperatur des Vorlaufwassers in der Regel 90 °C. Um Wärmeverluste zu reduzieren, kann die Temperatur in Anlagen der 4. Generation jedoch bis auf 50 °C verringert werden. Das Gleiche gilt für die Fernkälte. Dort wird die Vorlauftemperatur von etwa 6 auf 12 °C erhöht.

Der neue Ansatz für Wassertemperaturen bietet einige offensichtliche Vorteile: Zunächst einmal wird weniger Energie zum Erwärmen oder Kühlen des Wassers benötigt, was Kosten und CO2-Emissionen senkt. Im Verteilungsnetz geht zudem weniger Energie durch Rohre in Form von Wärmeverlusten verloren. Darüber hinaus wird das Rohrsystem weniger Wärmespannungen ausgesetzt. Das verhindert Leckagen und erhöht die Lebensdauer der Anlage.

Es gibt jedoch noch einen weiteren wichtigen Vorteil: Durch Vorlaufwasser mit niedriger Temperatur kann die Fernwärmeanlage mehr erneuerbare Energiequellen nutzen. Denn so eignen sich auch Energiequellen mit Niedrigtemperatur wie z. B. Erdwärme. Es erhöht auch die Effizienz von Solarkollektoren, von Windenergie und überschüssiger Wärme aus industriellen Prozessen. So können Anlagen auf lokal verfügbare Energiequellen zugreifen und eine nachhaltige Produktion unterstützen.

Fernwärmeanlagen der 4. Generation können auch überschüssige Wärme über längere Zeiträume speichern. Eine saisonale Speicherung in großen, stark isolierten unterirdischen Schächten ermöglicht es den Anlagen, Solarenergie im Sommer zu sammeln und im Winter zur Beheizung zu nutzen. Das Nutzen von sonst verschwendeter Energie erhöht die Nachhaltigkeit in der Branche. Einen weiteren interessanten Aspekt der neuen Fernwärmeanlagen bietet das Konzept der Prosumer. Prosumer sind Energieverbraucher, die zur Energieproduktion beitragen. Mal nutzen sie Energie aus dem Netz, mal liefern sie sie in das Netz zurück. Dafür können Solarmodule auf Gebäuden installiert oder überschüssige Wärme von kleinen Verbrauchern genutzt werden. Das Einbeziehen von Prosumern steigert die Gesamtproduktion grüner Energie. Die CO2-Bilanz und die Energiekosten für die Verbraucher werden gesenkt.

All das bietet großartige Möglichkeiten zum Verringern des weltweiten Energieverbrauchs. Es gibt aber auch Herausforderungen. Wenn die Temperatur des Vorlaufwassers reduziert wird, verringert sich auch die Delta T. Dadurch kann es sein, dass Verbraucher am entferntesten Ende des Netzes nur den Mindestdifferenzdruck erreichen, wenn die Anlagen den Druck auf der Versorgungsseite erhöhen. Für dieses Problem gibt es jedoch eine Lösung: dynamische Fernwärme. Anstatt einer leistungsstarken Versorgungspumpe in der Anlage kommen bei der dynamischen Fernwärme mehrere Pumpen bis zum Verbraucher vor. So können die Pumpen mit einer niedrigeren Drehzahl laufen und Energie einsparen. Drehzahlgeregelte Pumpen versorgen kleinere Bereiche des Netzes. So kann sich die Anlage an die aktuellen Bedürfnisse anpassen, anstatt mit voller Drehzahl zu laufen. Letzteres kann den Druck im Netz reduzieren und das Leckagerisiko erhöhen.

Zusammengefasst bedeutet das: Fernwärmeanlagen der 4. Generation stellen Warmwasser mit niedrigerer Temperatur und Kaltwasser mit höherer Temperatur für energieeffiziente Gebäude bereit. Damit wird weniger Energie verbraucht oder verschwendet. Daneben erhöht sich die Anlagenlebensdauer sowie die Brennstoffflexibilität. Erneuerbare Energiequellen, eine saisonale Energiespeicherung, Prosumer und die strategische Nutzung von drehzahlgeregelten Pumpen tragen dazu bei, dass Fernwärmeanlagen der 4. Generation eine Lösung für die Energieprobleme des 21. Jahrhunderts darstellen.