Neue Wärmekonzepte durch Sektorenkopplung

Der kürzlich vereinbarte Koalitionsvertrag von CDU, CSU und SPD beinhaltet auch den Ausbau der Forschung und Entwicklung zur Sektorenkopplung. Demnach sollen Stadtwerke und Verteilnetzbetreiber durch ihre Nähe zu Energieversorgern und Verbrauchern sowie dem öffentlichen Nahverkehr eine Schlüsselposition erhalten. Den Stand der Entwicklungen zeigte die DVGW-Tagung „Sektorenkopplung konkret“ Anfang Juni 2018 in Berlin. Weiteres Potential aus Forschung und Praxis sowie die Herausforderungen der ausführenden Gewerke der TGA-Welt konnten im Nachgang der Veranstaltung aufgegriffen werden.

Die Diskussion um Strategien und Maßnahmen der Sektorenkopplung ist im vollem Gange. Aktuell steht unter dem Stichwort „Sektorenkopplung“ die Nutzung erneuerbarer Energie insbesondere im Wärme- und Verkehrssektor im Fokus des energiepolitischen und wirtschaftlichen Interesses. Auch Rahmenbedingungen in Bezug auf Kosteneffizienz und politische Notwendigkeiten standen im Blickfeld der Veranstaltung. Ob dezentral oder Nahwärme, die Konzeptintegration muss mit der Technologie diskriminierungsfrei zusammengehen, so ein Fazit. Mit einem 360°-Ansatz zeigte die Leipziger Stadtwerke GmbH, wie die Umsetzung der urbanen Energie- und Wärmewende gelingen kann.

Die Energiewende in Städten wie Leipzig sei eine Wärmewende, so Dr. Johannes Kleinsorg, Sprecher der Geschäftsführung bei der Stadtwerke Leipzig GmbH. „Leipzig erlebt derzeit eine zweite Gründerzeit und erwartet in den nächsten Jahren ein Bevölkerungswachstum von 20 %, das sich zunehmend auch an die Stadtgrenze verlagert.“ Trotz Gebäudedämmung werden erneuerbare und lokale Lösungen den Wärmebedarf nicht decken können. Für eine zukunftsfähige Quartierentwicklung wird daher immer wichtiger, das heute schon umweltfreundliche Fernwärmesystem weiter zu entwickeln und sinnvoll mit neuen Technologien zu verknüpfen. Nur, wenn innovative dezentrale Ansätze intelligent mit vorhandenen Netzstrukturen sowie bestehenden und neuen Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK) kombiniert werden, kann eine wirtschaftliche und sichere Integration gelingen. Wie wichtig dabei das ausführende Handwerk ist und welche politischen Rahmenbedingungen notwendig seien, beschreibt Kleinsorg im ergänzenden Gespräch.

Damit die Klimaziele durch Sektorenkopplung erreicht werden, müsse die Finanzierung besser aufgestellt werden. „Das BMWi unterstützt die Ziele der Wärmewende mit der Roadmap 2030 und es sei ein dreistelliger Millionenbetrag zur Förderung von Wärmenetzen 4.0. geplant“, so Ulrich Benterbusch, Leiter der Unterabteilung Effizienz und Wärme in Industrie und Haushalten, nachhaltige Mobilität im BMWi. Die Entscheidung zur Auslegung und Verfahrensauswahl der Wärmenetze liegt bei der Kommune und lässt sich bei Neubaugebieten am einfachsten umsetzen. Aus einer wirtschaftlichen Betrachtung könnten bei der Quartiersplanung auch Zwangsanschlüsse notwendig werden, in deren Folge auch das Ordnungsrecht angepasst werden müsse.

Sektorenkopplung in Forschung und Praxis

Für GP Joule Ove Petersen, Mitgründer und Geschäftsführer von GP Joule, macht es Sinn den kommunalen öffentlichen Verkehr mit Wasserstoff zu versorgen und die Sektorenkopplung auf den Verkehr auszuweiten. An Standorten in Deutschland und Nordamerika konzipiert und realisiert GP Joule Energie Betriebskonzepte für eine zu­kunfts­trächtige Nutzung von Sonne, Wind, Biomasse und Energiespeichern. Die Sektoren­kopplung sei mit der Verknüpfung aller Technologien somit schon heute möglich, dafür sorgen etwa Lösungen in der Power-to-Gas-Technologie, der kommunalen Wärmeversorgung und der Elektromobilität.

Ein Wärme-Quartiersverbund­system im Bestand setzt die Dort­munder Energie- und Wasser­versorgung GmbH derzeit um. Peter Flosbach, Geschäftsführer Technik, DEW21, will industrielle Abwärmequellen der ehemaligen Stahl- und Kokereiindustrie nutzen. „Die Wärmeversorgung aus Abwärme unterbiete demnach aktuelle Bestimmungen der EnEV/EEWärmeG und wäre zukünftigen gesetzlichen Anforderungen, wie das erwartete GebäudeEnergieGesetz, gewachsen“, so Peter Flosbach.

Power-to-Gas verbindet ­Märkte und unterstützt die Integration von erneuerbarer Energie, beschreibt René Schoof, Head of Energy Storage, Uniper Energy Storage GmbH in seinem jüngsten Projekt. Mit Betriebsstart im Mai 2018 ergänzt WindGas mit Methanisierung in Falkenhagen (Deutschland), die Projekte Solothurn (Schweiz) und Troia (Italien) im Rahmen der „Horizon 2020“ EU-Forschung. Aus einer existierender PtG-Anlage werden 210 m³/h Wasserstoff hergestellt. Dennoch blockiere der aktuelle Rechtsrahmen erste kommerzielle Anwendungen für Power-to-Gas (z.B. Verwendung in Raffinerien), gibt René Schoof zu bedenken.

Streifzug in andere Forschungsprojekte

Praktische Erfahrungen mit einem bidirektionalen kalten Nahwärmenetz mit Eisspeicher hat die Bürger-Energie Fischer­bach gemacht. Mit Unterstützung der Ottensmeier Ingenieure GmbH wird seit über vier Jahren eine Neubausiedlung im Karl-May-Weg II und III mit Wärme und Kälte aus einem Eisspeicher versorgt. Als dezentrales Kreislaufsystem ausgelegt sind derzeit 20 Häuser am Netz angeschlossen. Gemeinsam mit Energie Impuls OWL und acht weiteren Projektpartnern erhielt das Konsortium kürzlich den Projektzuschlag zum „SynErgie OWL“. In einer Laufzeit von zwei Jahren wurden 2,1 Mio. € bewilligt. Das Ziel: Der häufig abgeregelte Ökostrom soll durch ein börsennotiertes und kostengünstiges Steuerungsverfahren besser genutzt werden. Dieses Steuerungsverfahren soll mehr Flexibilität für Wärmeanwendungen (Power-to-Heat) und E-Mobilität (Power-to-Mobility) ermöglichen. Diese Transformation des Überschussstroms in den Wärme- und Mobilitätssektor sei sinnvoll, um diesen Strom in Zukunft wirtschaftlich nutzbar zu machen.

Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) in Kassel startete kürzlich den neuen Forschungsschwerpunkt „Energiesystem Stadt“, um Potentialen für die Sektorenkopplung in urbanen Räumen auf den Grund zu gehen. Das Hessische Ministerium für Wissenschaft und Kunst fördert den Aufbau des neuen Kompetenzfeldes in den nächsten drei Jahren mit insgesamt 6 Mio. €. Damit soll das auf Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik spezialisierte Fraunhofer-Institut in Kassel einen weiteren wichtigen Baustein für die erfolgreiche Weiterentwicklung der Energiewende in Hessen und Deutschland ermöglichen.