Bivalente Wärmenetze – Lösung mit Zukunft

Mit einem klimaneutralen Neubaugebiet direkt im Ortskern des Stadtteils Neumühl möchte die Stadt Kehl in Baden-Württemberg neuen, zukunftsgerechneten Wohnraum für ihre Bürgerinnen und Bürger schaffen. Klimaschutzmanager Max Pfuhler von der Stadt Kehl formuliert das Ziel mit klaren Worten: „Die Stadt Kehl möchte in den nächsten Jahren ihre Klimabilanz deutlich verbessern und vor allem den Verbrauch von Öl und Gas drastisch senken“. Das Neubaugebiet „Hühnerbünd“ soll dies als Pilot- und Vorzeigeprojekt demonstrieren.

Erstes Konzept:  Kaltes Nahwärmenetz mit Grundwasser

Eine von schäffler sinnogy zusammen mit den Partnern für Klimaneutrale Energiekonzepte (KEK) durchgeführte Machbarkeitsstudie zeigt, dass für das Neubaugebiet eine besonders effiziente Form der klimaneutralen Wärmeversorgung möglich ist, nämlich ein kaltes Nahwärmenetz mit Grundwasser. Das Grundwasser wird dabei durch einen Quellbrunnen gefördert und in ein kaltes Nahwärmenetz eingespeist. Das Nahwärmenetz verteilt das Wasser mit einer Vorlauftemperatur von ca. 15 °C an die Gebäude, wo dann dezentrale Wärmepumpen die Wärme des Grundwassers nutzen, um Warmwasser und Heizungswärme bereitzustellen. Der Rücklauf wird schließlich in einen Schluckbrunnen geführt, der das Grundwasser wieder in den Boden einleitet. Der Wasserkreislauf ist damit geschlossen und das Grundwasser fließt im Boden weiter.

Der Strom für die Wärmepumpen wird vorwiegend aus PV-Anlagen bezogen.  Diese werden jeweils auf den Dächern der Gebäude installiert. Der Reststrom kommt aus dem öffentlichen Stromnetz.

Dieses Konzept der kalten Nahwärme bietet zahlreiche Vorteile wie z.B. dauerhaft niedrige Verbrauchskosten, Unabhängigkeit von Rohstoffpreisen und langfristige Investitions­sicherheit. Besonders vorteilhaft ist auch die Möglichkeit, im Sommer natürlich kühlen zu können. Teure Klimaanlage können sich die Bauherren sparen.

Herausforderung kommunale Bestandsgebäude

Um die Klimaschutzziele zu erreichen, müssen aber auch die Bestandsgebäude modernisiert werden. Deshalb beauftragte die Stadt Kehl die KEK-Partner zu untersuchen, wie ein altes Rathaus, ein Vereinshaus, eine Grundschule und eine Mehrzweckhalle im unmittelbaren Umfeld des Neubaugebiets an das Nahwärmenetz angebunden werden könnten. Hierfür stellte schäffler sinnogy entsprechende Förderanträge beim BAFA. 80 % der Planungskosten wurden so vom Staat gefördert. 

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigten, dass aufwendige Dämmmaßnahmen und Sanierungsmaßnahmen durchgeführt werden müssten, um diese Gebäude fit für das kalte Nahwärmenetz zu machen. Denn zwei der Gebäude sind bereits über 100 Jahre alt und stehen unter Denkmalschutz. Dämmmaßnahmen an der Gebäudehülle sind daher kaum möglich.

Die beiden anderen Gebäude stammen aus den 1960ern und verfügen ebenfalls nur über eine relativ schlechte Wärmedämmung. Die Heizkörper in den Gebäuden benötigen daher hohe Vorlauftemperaturen. Diese könnte nur sehr leistungsstarke Wärmepumpen bereitstellen. Die Effizienz wäre relativ gering, der Strombedarf entsprechend hoch.

Die Lösung: Warmes Nahwärmenetz mit bivalenter Unterstützung

Im Fall „Hühnerbünd“ sind die Bestandsgebäude aber nicht nur das Problem, sondern auch die Lösung. Denn die alte Mehrzweckhalle verfügt über ein großes Dach, auf dem eine große PV-Anlage installiert werden kann. Gleichzeitig bietet der Heizungskeller ausreichend Platz, um eine Heizzentrale aufzubauen. Zusätzlich ist auch noch Platz für einen großen Pufferspeicher vorhanden, so dass vorrangig der Sonnenstrom vom eigenen Dach der Mehrzweckhalle genutzt werden kann.

Bei diesem Konzept wird das Grundwasser ausschließlich in die Heizzentrale geleitet. Dort arbeiten dann zentrale, große Wärmepumpen und erzeugen einen ca. 35 bis 40 °C warmen Vorlauf für ein „warmes Nahwärmenetz“, an das alle Gebäude des Projektgebiets angebunden sind.

In den Neubauten kann dieser Vorlauf direkt für die Niedertemperaturheizungen genutzt werden. Für die Warmwasserbereitung reichen kleine, kostengünstige Booster-Wärmepumpen.

In den Bestandsgebäuden werden die bereits bestehenden Erdgaskessel weiter genutzt und um dezentrale Pufferspeicher ergänzt. Die Vorlauftemperatur des Wärmenetzes wird dann durch die Heizkessel auf die jeweils für die Heizkörper erforderliche Vorlauftemperatur angehoben. Die Anhebung erfolgt dabei witterungsgeführt. Im Jahresverlauf kann daher der Großteil des Wärmebedarfs aus dem Wärmenetz gedeckt werden kann. Nur noch ca. 20 bis 30 % des Wärmebedarfs stammt aus den Heizkesseln.

Im Sommer werden die zentralen Wärmepumpen dann ausgeschaltet. Das warme Nahwärmenetz wird „kalt“ und kann wie ursprünglich geplant für die natürliche Kühlung der Neubauten genutzt werden. Der Warmwasserbedarf der Neubauten wird weiterhin über die Booster-Wärmepumpen gedeckt. Der Warmwasserbedarf der kommunalen Gebäude wird sowieso dezentral über Durchlauferhitzer gedeckt.

Fazit

Das Konzept eines „bivalenten warmen Nahwärmenetzes“ bietet der Stadt Kehl die Chance, mit relativ geringem Investitionsaufwand die CO₂-Emissionen ihrer Bestandsgebäuden drastisch zu reduzieren. Gleichzeitig profitiert die Stadt von den attraktiven Fördermitteln des BAFA-Förderprogramms Wärmenetzsysteme 4.0. Denn durch die Verbindung mit dem Neubaugebiet können auch die Umbaumaßnahmen in den Bestandsgebäuden gefördert werden. Gleichzeitig werden die Kriterien für den Erneuerbaren Energien-Bonus des Bundesförderung Effiziente Gebäude (BEG) erfüllt. Hierdurch können zusätzliche Fördermittel aus diesem Programm in Anspruch genommen werden. In der Summe werden so gleichzeitig günstiger Wohnraum geschaffen plus das Klima und der kommunale Haushalt entlastet.