Wärmenetze: Technische Charakterisierung

Diese Teilstudie im Rahmen des Arbeitspakets 4 von Wiefm konzentriert sich hauptsächlich auf den technischen Aspekt der Wärmenetze. Ziel ist es, die wesentlichen Aspekte, die das technische Funktionieren von Wärmenetzen bestimmen, zu definieren indem eine Charakterisierung von Wärmenetzen vorgenommen wird. Diese Charakterisierung wird dann auf eine Reihe bestehender Wärmenetze angewendet und es wird untersucht, welche Aspekte die Nachhaltigkeit bestimmen und welche Lehren daraus gezogen werden können.

Um die wichtigsten technischen Parameter für die Charakterisierung eines Wärmenetzes zu ermitteln, wurde eine Literaturrecherche durchgeführt. Darauf aufbauend wurde eine Charakterisierungstabelle erstellt.

Die Nachhaltigkeit des Wärmenetzes kann auf der Grundlage des Primärenergiefaktors Primärenergiefaktors (Primary Energy Ratio – PER) bestimmt werden, der sich aus der gelieferten Wärmemenge dividiert durch den Einsatz fossiler Brennstoffe ergibt. Die Nachhaltigkeit eines Wärmenetzes hängt vor allem vom Anteil der erneuerbaren Energien an der Erzeugung ab.

Die Literaturrecherche hat gezeigt, dass die Wärmeliniendichte (auch Wärmebelegungsdichte oder Anschlussdichte genannt) der wichtigste Faktor für den Wärmeverlust im Netz ist. Die Wärmeliniendichte ist definiert als die pro Jahr transportierte Wärme geteilt durch die Trassenlänge des Netzes. Weitere Aspekte, die den Leitungsverlust bestimmen, sind: Temperaturniveau, Anordnung und Dämmungsgrad der Rohre und Rohrdurchmesser: Je größer der Durchmesser (bei gleichbleibender Wärmeversorgung), desto höher der Wärmeverlust und die Investitionskosten.

Sieben Fälle wurden untersucht, charakterisiert und analysiert. Die Wärmedichte wird gegenüber dem Wärmeverlust des Verteilnetzes ausgewertet. Die Ergebnisse wurden mit einer europäischen Benchmarkstudie an 832 Wärmenetzen verglichen. Die 7 untersuchten niederländischen Netze weisen im Vergleich zu den europäischen Netzen eine geringe Wärmeliniendichte auf. Dass für den Wärmebedarf viel Rohrleitungsbau betrieben wird, hat nicht nur Auswirkungen auf die Energieverluste, sondern auch auf den Kostenaspekt, denn die Untersuchung der Business Cases hat gezeigt, dass die Kosten der Wärmenetze weitgehend von der Größe der Rohrnetze bestimmt werden. Ist die Wärmeliniendichte höher, hat dies positive Auswirkungen sowohl auf die Energieverluste als auch auf die Kostenseite.

In den meisten Fällen liegen die Vorlauftemperaturen zwischen 70 und 80 °C und die Rücklauftemperaturen zwischen 40 und 60 °C, so dass die Wärmenetze weitgehend Mitteltemperaturnetze der dritten Generation sind. Ein Wärmenetz – das von Thermobello (Eva Lanxmeer, Culemborg) – hat eine Vorlauftemperatur von 50 °C. Dieses Niedertemperatur-Netzwerk ist das einzige der 7 untersuchten Netzwerke, das einen geringen Wärmeverlust von rund 10 % aufweist. Im Übrigen variieren die Wärmeverluste zwischen 25 % und 35 %. Es kann jedoch festgestellt werden, dass eine Absenkung der Vorlauftemperatur unter 70 bis 75 °C nur möglich ist, wenn zusätzliche Vorkehrungen für die Trinkwasserwärmung getroffen werden.

Zukünftige Entwicklungen in Wärmenetzen müssen bei Niedertemperaturanwendungen angestrebt werden. Anschließend muss die Warmwasserversorgung vom Temperaturniveau des Wärmenetzes getrennt und separat umgesetzt werden.

Der PER wird hauptsächlich durch den Anteil der erneuerbaren Energien bestimmt. Es ist wichtig, dass dieser erneuerbare Anteil so hoch wie möglich ist. Das bedeutet, dass die vorhandenen Wärmepumpen vorzugsweise mit erneuerbarem Strom betrieben werden sollten und dass die nachhaltigen Anlagenkomponenten eine hohe Auslastung aufweisen. Die untersuchten Fälle zeigen, dass die verfügbaren Pufferspeicher sehr unterschiedlich groß sind, was sich auf die mögliche Anzahl der Betriebsstunden der nachhaltigen Anlage auswirkt.

Download

Bericht herunterladen: Warmtenetten: Technische karakterisering (niederländisch)

Hier finden Sie zudem den Bericht über den qualitativen Vergleich von 12 deutschen Wärmenetzen: Wärmenetzbenchmark (deutsch)