Infoflyer Solare Wärmenetze 2024

Große Solarthermieanlagen beschleunigen die kommunale Wärmewende ersetzen fossile Brennstoffe in städtischen Wärmenetzen versorgen ländliche Nahwärmenetze sind wirtschaftlich und kostenstabil sind mit anderen Wärmeerzeugern (z.B. BHKW) kombinierbar www.solare-wärmenetze.de Solare Wärmenetze für den kommunalen Klimaschutz Wärme macht über 50 % der in Deutschland jährlich benötigten Endenergie aus Emissionsfreie Wärme im großen Stil Bereits rund 45 solarthermische Großanlagen in Deutschland speisen Sonnenenergie in Wärmenetze ein und versorgen damit Haushalte, öffentliche Gebäude und Betriebe mit Wärme für Heizung und Warmwasser. Die Wärme aus Solarthermieanlagen ist emissionsfrei, Solarwärme ist überall verfügbar. Durch Anschluss an ein solares Wärmenetz kann die Wende von fossilen Brennstoffen zu erneuerbarer Wärme für ganze Stadtviertel gelingen. Technisch und betriebswirtschaftlich verlässlich Die Technik solarthermischer Großanlagen und Wärmenetze ist ausgereift und marktverfügbar. Die Wärmepreise sind auf Jahrzehnte im Voraus berechenbar und unabhängig von Preisen anderer Energieträger. Solarthermieanlagen können in bestehende Wärmenetze eingefügt werden, dort vorhandene Wärmeerzeuger ergänzen und fossile Energieträger ersetzen. Förderung für Planung und Investition Fördermittel zur Erstellung von Wärmeversorgungskonzepten, z.B. einer kommunalen Wärmeplanung, sowie zur Errichtung von Wärmenetzen und Solarthermieanlagen stehen bereit. Mit dem Ausbau von solaren Wärmenetzen können Kommunen einen erheblichen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Sie tragen damit zur kommunalen Daseinsvorsorge bei und fördern zugleich die regionale Wertschöpfung. Große Solarthermieanlagen werden von Wärmeversorgern und Stadtwerken aus betriebswirtschaftlichen Gründen und als Maßnahme des lokalen Klimaschutzes realisiert. Die langfristige wirtschaftliche Lösung mit stabilen Wärmekosten und technischer Flexibilität ist bewährt. Flächen für große Solarthermie finden KOMMUNEN POLITIK & BEHÖRDEN WÄRMEVERSORGER AUSGEWÄHLTE PROJEKTERGEBNISSE MEHR UNTER WWW.SOLARE-WAERMENETZE.DE Für die Realisierung von Solarthermie- Freiflächenanlagen sind schnellere Genehmigungsverfahren eine zentrale Voraussetzung. Empfehlungen für die Raumplanung Projektbeispiele und Erfahrungsberichte Publikationen zu Genehmigung und politischen Rahmenbedingungen FAQ: 36 präzise Fragen und Antworten zu solaren Wärmenetzen Ziele von SolnetPlus • Bau solarer Wärmenetze anregen • Erfolgreiche technische Konfigurationen teilen • Schnellere Genehmigungsverfahren erreichen Zielgruppen • Kommunen • Wärmeversorger, Stadtwerke und Planende • Energiepolitik und Behörden Partner: Das Projekt SolnetPlus – Solare Wärmenetze als eine Lösung für den kommunalen Klimaschutz soll die Einbindung von großen Solarthermie- anlagen in Nah- und Fernwärmenetze befördern. Laufzeit 2021-2024 Kontakt und weitere Informationen Solites – Steinbeis Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige thermische Energiesysteme info@solites.de | Tel +49 (0)711 673 2000–0 www.solites.de Die Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Fördermittelgeber wieder. Weder die Fördermittelgeber noch die AutorInnen übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen. Bildquellen: S.1 Vattenfall Wärme Berlin AG ,S.2 Solites; S. 3 ob. travelview, mi. tinadefortunata, u. Guido Bröer Solarthemen Stand Flyer: Mai 2024 unterstützt durch die Industrieinitiative Solare Wärmenetze der Solarthermieanbieter (IniSW) Abonnieren Sie den Newsletter zu Solaren Wärmenetzen: www.solare-wärmenetze.de/newsletter www.solare-wärmenetze.de

Anna Laura Ulrichs2024-06-25T15:42:54+02:00Samstag, 1. Juni, 2024|

Infoblatt Solare Wärmenetze Nr.22 – Große Wärmespeicher und ihre Finanzierung

www.solare-wärmenetze.de Infoblatt Nr. 22 Kommunen mit Wärmenetzen suchen zur Zeit nach erneuerbaren Wärmequellen. Viele Kommunen befassen sich erstmals mit der Option eines Wärmenetzes. Mit Solarthermie, Geothermie, Umwandlung von überschüssigem Windstrom in Wärme (Power-to-heat) , industrieller Abwärme, Wärmepumpen und Biomasse ist unser Wärmebedarf gut zu decken. Das Problem: Viele erneuerbare Wärmeenergiequellen sind fluktuierend oder produzieren Wärme antizyklisch zum Bedarf. Das ist vor allem für die Wärmeversorger eine Herausforderung: Ausfälle in der Wärmeversorgung sind keine Option, und auch kurzfristige Überangebote und Wärmespitzen müssen von den Wärmenetzen abgefangen werden können. WÄRMESPEICHER IST PASSIV Große Wärmespeicher können diese kurz- und mittelfristigen Differenzen zwischen Wärmeangebot und -nachfrage ausgleichen. Die schon genannten erneuerbaren Wärmequellen können große Wärmespeicher füllen. Eingespeist in einen großen Wärmespeicher steht die Wärme dann zu den Bedarfszeiten zur Verfügung - abends, nachts und während der kälteren Jahreszeit. Grundsätzlich ist die Herkunft der Wärme für den Wärmespeicher ohne Belang. Der Speicher ist ein passives Bauteil und unterscheidet nicht nach Wärmeerzeuger. Die Temperatur der erzeugten Wärme ist jedoch von Bedeutung: Je nach benötigter Temperatur für das Wärmenetz und die Abnehmer sollte im Speicher mindestens diese Temperatur erhalten bleiben. Für den Fall, dass die Speichertemperatur kühler als der benötigte Vorlauf wird, z.B. durch vorherige Entladung, ist eine Kombination mit einer Wärmepumpe möglich. Durch deren Einsatz wird die verfügbare Temperatur auf ein höheres Niveau gehoben. Aber Achtung: Dafür ist elektrische Energie nötig, die im Energiekonzept einberechnet werden muss. SPEICHERTYPEN Es gibt verschiedene Speichertypen, die sich in Konstruktion und Speichermedium unterscheiden. Gemeinsam ist ihnen das Grundprinzip „Speichern der Überschusswärme für Bedarfszeiten“. • Stahl(beton)behälter sind meist mit Wasser als Wärmespeichermedium gefüllt. • Erdbecken-Wärmespeicher sind mit Wasser oder einer Wasser-Kies- Mischung gefüllt. • Geothermiesonden erschließen geeignete Gesteinsschichten, die aufgeheizt und als Speichermedium genutzt werden. • Aquifere sind natürliche, unterirdische Wasserreservoirs, die als Wärmespeicher genutzt werden. 65 Prozent erneuerbare Energien sind bei Neuinstallation der Wärmeerzeuger der allermeisten Gebäude Pflicht. Bis zum Jahr 2045 soll der gesamte Wärmebedarf Deutschlands erneuerbar gedeckt werden. Deshalb hat in vielen Kommunen die Suche nach erneuerbaren Energien begonnen - für alle Jahreszeiten. ERNEUERBARE WÄRME IM WINTER Große Wärmespeicher und ihre Finanzierung Foto: Solites Das Wissensportal zu großen Wärmespeichern: www.saisonalspeicher.de Begehung des Wärmespeichers Meldorf im Bau: Zu sehen ist die schwarze Kunststoff-Dichtungsbahn des Deckels, auf die anschließend Dämmung montiert wird (weiß im Hintergrund). Infoblatt Nr. 22 Im Gespräch: Dirk Mangold, Leiter des Forschungsinstituts Solites in Stuttgart Herr Mangold, was kostet die Wärme, wenn ein Wärmespeicher im Netz integriert ist? Das ist so nicht beantwortbar. Der Wärmespeicher selbst produziert keinerlei Energie, er ist ein passives Bauteil. Die Wirtschaftlichkeit des Wärmespeichers hängt vollständig von seiner Systemintegration ab. Wenn ich ihn schlecht integriere, ist seine Wirtschaftlichkeit logischerweise viel schlechter. Wenn ich ihn sehr gut in das Wärmeerzeugungssystem integriere, kann das System den Speicher besser nutzen und damit wird der Speicher wirtschaftlicher. Was heißt in diesem Zusammenhang gut integriert? Viele bereits untersuchte Projekte haben gezeigt, dass eine wesentlich bessere Wirtschaftlichkeit erreicht werden kann, wenn nicht nur der Wärmespeicher an das System angepasst wird, sondern auch das System der Wärmeerzeugung Rücksicht auf den Speicher nimmt. Zum Beispiel könnte das Wärmeerzeugungssystem mit einer Wärmepumpe ergänzt werden oder andere Wärmeerzeuger werden so kombiniert, dass die Wärme aus dem Speicher in der Nutzung priorisiert wird. Wenn wir jetzt an eine Kommune denken, die ihre Wärmeversorgung dekarbonisieren muss, womit fängt die Kommune am besten an? Mit dem Netz, dem Speicher oder der Wärmequelle? Die große Aufgabe ist zu klären, wie jedes Gebäude im Jahr 2045 mit erneuerbarer Wärme versorgt wird. Die kommunale Wärmeplanung wird beantworten, welche Gebäude eine Einzelheizungslösung brauchen und welche ein Wärmenetz bekommen. Großvolumige Wärmespeicher sind Technologien, die für Wärmenetze oder für sehr große Liegenschaften, Industriebetriebe etc. gedacht sind. Also ist der erste Schritt: Welche Gebäude werden zukünftig über ein Wärmenetz versorgt? Dann muss der Wärmebedarf des Wärmenetzes ermittelt werden, und welche erneuerbaren Wärmequellen überhaupt zur Verfügung stehen. Sehr viele Kommunen, wenn nicht fast alle, werden feststellen, dass es Wärmequellen gibt, die nicht immer dann Wärme liefern, wenn diese benötigt wird. Dann braucht man einen Speicher. Die Entwicklung des Wärmespeichers beginnt also in Kombination mit dem kompletten Wärmeerzeugungssystem. Wenn alles zusammenpasst, gibt es die beste Wirtschaftlichkeit. Insbesondere, wenn die Wärmequellen sehr dynamisch sind, wird das System so komplex, dass es über dynamische Simulationen dimensioniert und gestaltet werden muss. SPEICHERNUTZUNGEN – WELCHE IST WELCHE? Pufferspeicher, Kurzzeit-Wärmespeicher, saisonale Wärmespeicher, Multifunktionswärmespeicher - was sind die Unterschiede? • Pufferspeicher sind Kurzzeit-Wärmespeicher, die bereits in vielen Wärmenetzen eingesetzt werden. Sie dienen zur Aufnahme von Wärmemengen, die wenige Stunden, z.B. bis in den Abend hinein oder maximal einige Tage gespeichert werden. Dadurch werden Erzeugungsschwankungen ausgeglichen und die Netztemperatur gleichmäßig gehalten. Pufferspeicher haben daher viele Lade- und Entladezyklen. Sie sind in vielfacher Ausfertigung auf dem Markt als „Komplettpaket“ erhältlich und sind von 200l bis 100.000l (=100m3) groß. • Größere Pufferspeicher sind aufgrund der Größe (100m3 bis ca. 50.000 m3) und/oder hohen Temperaturen/ anspruchsvoller Einbindung nicht mehr am Stück erhältlich, erfüllen jedoch den gleichen Zweck. • In den Untergrund integrierbare, großvolumige Wärmespeicher hingegen können von 1.000m3 bis zu 1 Mio. m3 Volumen bieten. In der Vergangenheit wurden diese „saisonale“ Wärmespeicher genannt, weil sie für die Beladung während der warmen Sommermonate (meist) mit SolarthermieÜberschusswärme und die Entladung während der Heizperiode konzipiert waren. In diesem Fall findet pro Jahr ein Ladezyklus statt. Daher müssen diese Speicher im Vergleich zu Pufferspeichern wesentlich kostengünstiger sein. Aus wirtschaftlicher Sicht wird dadurch die große Investition jedoch nicht optimal genutzt. Die Fachwelt spricht neuerdings deshalb eher von „Multifunktionswärmespeichern“. • Multifunktionswärmespeicher können Wärme saisonal, sprich von Sommer auf Winter, speichern. Das große Wärmespeichervolumen wird jedoch zusätzlich auch unterjährlich genutzt, z.B. für die vielfache kurzzeitige Aufnahme von Wärmespitzen. So finden viele Be- und Entladevorgänge statt und die Investition in den Speicher zahlt sich früher aus. „DIE WIRTSCHAFTLICHKEIT DER WÄRMEWENDE IST LETZTLICH AUCH EINE GLAUBENSFRAGE.“ Quelle: Solites www.solare-wärmenetze.de Womit fängt die Kommune denn an? Angenommen, die kommunale Wärmeplanung ist abgeschlossen. Wo beginnt man? Die Kommune sollte zunächst herausfinden, welche Wärmequellen zukünftig zur Verfügung stehen. Es bringt nichts, sich Gedanken über Speicher zu machen, die man womöglich gar nicht beladen kann. Wenn ich weiß, wie viele Gebäude ich versorgen muss, dann kenne ich den Wärmebedarf grob übers Jahr hinweg. Das habe ich als Ergebnis der kommunalen Wärmeplanung. Dann muss ich auf der anderen Seite der Gleichung suchen: Woher kommt die Wärme? Und wenn diese Wärmequellen und deren Verfügbarkeiten übers Jahr klar sind, was dann? Wenn die Verfügbarkeiten der Wärmequellen übers Jahr klar sind, dann beginne ich mir Gedanken zu machen: Wie viel Wärme muss ich einspeichern? Welche Wärmespeicher-Typen können vor Ort realisiert werden? Vielleicht sind es auch mehrere, die ich kombinieren muss. Wenn diese Wärmespeicher Platz benötigen, dann brauche ich die Fläche. Da kann man auch Experten fragen, ob der Untergrund vor Ort geeignet ist, entweder um Wärme zu speichern oder bei tiefer Geothermie, auch um Wärme zu entziehen. Das kann dann in einer ersten Voruntersuchung geklärt werden. Wenn die Kommune festgestellt hat, sie braucht einen großvolumigen Speicher, wie macht sie dann weiter? Wie kommt sie zur Bauweise, wie groß muss der Speicher werden und wer baut diesen Speicher? Die Kommune wird selbst nicht herausfinden können, wie groß der Speicher sein muss. Dafür braucht sie Fachberatung, auch um das System zu simulieren. Diese Fachberater können den nächsten Schritt weiterentwickeln: Wie kann der Speicher gebaut werden? Es gibt ein paar wenige Initiativen, bei denen Teile selbst gebaut wurden; beispielsweise ein Landwirtschaftsbetrieb, der für einen kleineren Speicher selbst eine Grube ausgehoben hat. Solche Initiativen sind denkbar, aber in der Regel muss ein Fachingenieur den richtigen Speicher-Typ mit beraten und diesen Speicher dann für den Bau auch ausschreiben. Meistens geschieht dies über eine funktionale Ausschreibung. So findet die Kommune Anbieter, die diesen Speicher realisieren können. Wenn das Gesamtkonzept so wichtig, aber schwer überschaubar, und der Speicher ein derartiges Großprojekt ist, wie kann das denn am Ende für eine kleine Kommune wirtschaftlich sein? Betrachten Sie es aus dieser Perspektive: Wirtschaftlichkeit wird oft im Vergleich zu heutigen fossilen Energiepreisen bewertet. Diese Betrachtung ist verständlich, aber letztendlich falsch: Die Dekarbonisierung ist gesetzt, das Jahr 2045 als Zieljahr für die vollständig erneuerbare Wärmeversorgung festgelegt. Die einzig hilfreiche Frage ist also: Was ist die kostengünstigste und damit wirtschaftlichste Lösung, um die Dekarbonisierung umsetzen zu können? Für jede Kommune wird es eine auf die lokalen Gegebenheiten angepasste Lösung geben. In den meisten Fällen werden mehrere erneuerbare Wärmequellen und ein großer Wärmespeicher Bestandteile der Lösung sein. Sie sagen also, die Kommunen kommen um große Investitionen gar nicht herum? Ja, genau das. Unabhängig davon, welche Lösung zur Dekarbonisierung gewählt wird, sie wird immer viel Geld kosten. Deswegen gibt es auch Förderung und Investitionszuschüsse. Es ist klar, dass die Kosten für die Wärmeversorgung eines Gebäudes in Zukunft steigen werden. Die fossilen Energiepreise steigen übrigens auch weiterhin. Man kann also nicht sagen, dass die Dekarbonisierung schlecht ist, weil sie alles verteuert; auch ohne Dekarbonisierung wird alles teurer. Das heißt doch, die Kommunen müssen heute Millionen von Euro investieren in der bloßen Annahme, dass die fossilen Energieträger teurer werden? Ja, und das ist eine schwierige Frage. Die Wirtschaftlichkeit der Wärmewende ist letztlich auch eine Glaubensfrage. Was glauben wir, wie werden sich die Preise für Gas und Strom in den nächsten 20 Jahren entwickeln? Es gibt zwar wirtschaftliche Berechnungen, aber die sind oft auf heutige Preise und Annahmen ausgelegt. Mit erneuerbaren Energien bekomme ich eine dekarbonisierte Wärme mit geringen Betriebskosten. Der zugrundeliegende Sinn der Dekarbonisierung, also der Schutz des Klimas und unserer Lebensgrundlagen, ist klar. Für die Kommunen und Wärmenutzenden ist aber dennoch wichtig, zu wissen, wie teuer die Energie in den Nebenkosten sein wird. Können Sie das präzisieren? Das habe ich mit dem Hinweis auf Glaubensfragen gemeint: Je nachdem, welche Annahmen man in die Wirtschaftlichkeitsrechnung einbezieht, können die Ergebnisse unterschiedlich ausfallen. Wenn die Kommune stark auf Wärmepumpen setzt, dann brauchen diese viel Strom und ist damit von Strompreisänderungen abhängig. Setzt die Kommune hingegen viel auf Wärmeerzeugung vor Ort und Wärmespeicherung, dann ist sie autarker und hat sicherere Preise, muss aber möglicherweise mehr investieren und höhere Kredite aufnehmen. Wie können Kommunen denn mit diesen Unsicherheiten umgehen? Das Schöne ist, dass man mit Simulationen und virtuellen Zwillingen heute viele verschiedene Szenarien durchrechnen kann. Man kann verschiedene Annahmen treffen und analysieren, was passiert, wenn der Strompreis sich so oder anders entwickelt oder wenn die Bankzinsen sich ändern. So kann man besser abschätzen, welche Investitionsentscheidungen sinnvoll sind. Am Ende muss der Investor entscheiden, welche der Varianten er umsetzen möchte – sprich, an welche Annahmen er glaubt - und in welche er tatsächlich Millionen von Euro investiert. Der Investor ist in den meisten Fällen die Kommune oder das Stadtwerk, die viele andere Aufgaben zu stemmen haben. Wie können die das entscheiden? Ja, das ist eine komplexe Frage. Nach den heutigen Gesetzen und Vorgaben wie der Entscheidung des Bundesverfassungsgerichts haben die Kommunen die Pflicht, bis 2045 komplett zu dekarbonisieren. Das bedeutet, dass sie viel investieren müssen, und das Kapital haben die wenigsten Kommunen auf der Bank. Sie müssen sich das Geld von Banken leihen. Was könnten mögliche Lösungen sein? Eine Möglichkeit ist, dass die Kommune ihr Stadtwerk mit mehr Eigenkapital ausstattet. Eine höhere Eigenkapitalquote hilft, Bankkredite zu erhalten. Das bedeutet jedoch, dass die Kommune dieses Geld irgendwoher nehmen muss. Eine andere Lösung ist, Bürgerinnen und Bürger zu beteiligen, zum Beispiel durch Optionsscheine, wie es die Stadtwerke Heidelberg gemacht haben, oder Privatinvestoren ins Boot zu holen. Eine dritte Möglichkeit ist, dass der Staat die gesetzlichen Rahmenbedingungen ändert, um die Finanzierung zu erleichtern. Eine weitere Option ist die Erhöhung der Wärmepreise, sodass die Kunden die Infoblatt Nr. 22 IMPRESSUM Das Infoblatt Solare Wärmenetze ist eine Initiative im Rahmen vom Projekt SolnetPlus – Solare Wärmenetze als eine Lösung für den kommunalen Klimaschutz. Mehr unter: www.solare-wärmenetze.de Herausgeber: Solites Steinbeis Innovation gGmbh Redaktion: Anna Laura Ulrichs, Solites Veröffentlichung: Mai 2024 | ISSN (Print) 2750-753X | ISSN (Online) 2750-7548 Die Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Fördermittelgeber wieder. Weder die Fördermittelgeber noch die AutorInnen übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen. unterstützt durch die Industrieinitiative Solare Wärmenetze der Solarthermieanbieter (IniSW) PARTNER Investitionen über ihre Wärmerechnung zurückzahlen. Das ist ja ein dickes Brett, das die Kommunen in den nächsten Jahren zu bohren haben. Ja, das ist es. Stadtplaner und Techniker müssen sich nun auch mit Finanzierungsfragen auseinandersetzen, die sie vorher nicht auf dem Schirm hatten. Plötzlich sind wirtschaftliche und finanzielle Aspekte genauso wichtig wie technische Lösungen. Man kommt um BWL-Kenntnisse nicht herum. Zurück zum Thema Speicher: Welche Speichertypen der großvolumigen Speicher werden derzeit nachgefragt? In Deutschland gab es viele Jahre lang wenig und dann eher ein technologisches Interesse. Seit etwa zwei, drei Jahren aber sehen wir ein deutlich wachsendes Interesse an unterschiedlichen Wärmespeicher-Typen, also gezielte Projektanfragen von Investoren. Der Markt fängt an, sich zu entwickeln, was uns sehr freut. Aktuell sind in Deutschland folgende Projekte in Vorbereitung: Etwa zwei bis drei Erdsonden-Wärmespeicher, zwei oder drei Aquifer-Wärmespeicher und mehrere Erdbecken-Wärmespeicher, die in den Untergrund integriert sind. Neue Projekte mit unterirdischen Betonbehältern sind mir im Moment nicht bekannt. Eine Bauweise, die großvolumig und relativ kostengünstig realisiert werden kann, ist die der wassergefüllten Erdbecken-Wärmespeicher (Pit Thermal Energy Storages - PTES). Die Größen reichen von einigen 100 m³ bis zu mehr als 100.000 m³. Die meisten der bestehenden PTES wurden zusammen mit großen solarthermischen Anlagen gebaut. Die Entwicklung der nächsten Generation von Erdbecken-Wärmespeichern ist das Ziel des Forschungsvorhabens „Efficient Pit“, in dem die Solmax Geosynthetics GmbH und Solites seit 2021 zusammenarbeiten. Aus dem Bau und Betrieb der bisher realisierten Erdbecken- Wärmespeicher liegen viele Erfahrungen vor und es gibt noch einige Möglichkeiten zur Weiterentwicklung der Technologie. So werden fortschrittliche Materialien und Bauweisen für eine höhere Langzeitbeständigkeit bei Temperaturen von 95 °C, die Verwendung von Wärmedämmung in Wänden und Boden, die wirtschaftlichste geometrische Form der Erdbecken und eine neue Art von schwimmender Abdeckung untersucht. Mit evaluierten Simulationsmodellen und vereinfachten Berechnungstools werden die Projektergebnisse von Solites außerdem den Markt für Erdbecken-Wärmespeicher unterstützen. Um die Materialien und Konstruktionen unter realen Bedingungen testen zu können, wird aktuell ein Speicherlabor am Standort von Solmax in Rechlin gebaut. Es soll aus zwei Erdbecken- Wärmespeichern mit einem Volumen von 2.000 und 3.500 m³ bestehen und mit Abwärme aus der Produktion der Kunststoffdichtungsbahnen betrieben werden. Gefördert wird das Vorhaben durch das BMWK. Mehr zum Projekt unter: https://www.solmaxgeosynthetics.de/ innovation FORSCHUNGSVORHABEN „EFFICIENT PIT“: ERDBECKEN-WÄRMESPEICHER DER NÄCHSTEN GENERATION

Anna Laura Ulrichs2024-09-09T14:00:53+02:00Freitag, 31. Mai, 2024|

Infoblatt Solare Wärmenetze Nr.21 Fragen&Antworten aus der „Online-Sprechstunde Solare Wärmenetze“

www.solare-wärmenetze.de Infoblatt Nr. 21 Im Rahmen des Projekts SolnetPlus fanden fünf „Online-Sprechstunden Solarthermie“ statt. Expert*innen aus dem Projektkreis beantworteten gezielt die Fragen kommunaler Akteur*innen – von der Integration in Wärmenetze bis zur Wirtschaftlichkeit, von ökologischen Aspekten bis zu technischen Herausforderungen. Wie können Kommunen und Stadtwerke die Integration von fluktuierendem Wärmeertrag aus Solarthermie in ihre Fernwärmenetze meistern? Der Wärmeertrag hängt stark von der Sonneneinstrahlung ab und unterliegt somit Schwankungen, beispielsweise durch vorüberziehende Wolken. Für die direkte Einspeisung in ein Wärmenetz ist dies gegenüber dem Betrieb durch fossile, konstante Grundlasterzeuger eine Neuerung, jedoch kein Problem. Voraussetzung: Die Solarthermieanlage ist technisch gut ausgelegt. Die heute im Markt aktiven Solarthermie- Anbietern verfügen über langjährige Erfahrung damit. In Deutschland gibt es bereits knapp 60 große Solarthermieanlagen, die erfolgreich in Wärmenetzen einspeisen und zeigen, dass diese Technologie zuverlässig und effektiv eingesetzt werden kann. Dennoch existieren grundlegende Unterschiede zwischen konventionellen und erneuerbaren Energiesystemen. Im Gegensatz zu Gaskesseln oder Ölkesseln können Betreiber die Leistung von erneuerbaren Energiesystemen nicht beliebig variieren. Dies erfordert eine neue Denkweise in der Betriebsführung. Größere Pufferspeicher bis hin zu großen Multifunktionswärmespeichern werden künftig eine entscheidende Rolle spielen, da sie stets eine konstante Wärmequelle bereitstellen können. Welche anderen erneuerbaren Wärmeerzeuger sind sinnvoll mit Solarthermie zu kombinieren? Grundsätzlich sind alle erneuerbaren Wärmequellen - wie Solarthermie - in Wärmenetze einbindbar. Für eine erfolgreiche Wärmewende müssen für die jeweilige Kommune alle lokal vorhandenen Wärmequellen in Betracht gezogen werden. Ein aktuelles Beispiel für eine innovative Wärmeversorgung findet sich im süddeutschen Hechingen, wo derzeit eine Neubausiedlung entsteht. Im Rahmen einer Bürgerbeteiligung wünschten die BürgerInnen sich ein Für Kommunen gewinnt die Integration erneuerbarer Energien in Wärmenetze zunehmend an Bedeutung. Zur Nutzung des Potenzials der großflächigen Solarthermie bestehen noch offene Fragen auf kommunaler Ebene. Von lokalen Rahmenbedingungen bis hin zu wirtschaftlichen und technischen Aspekten - dieses Infoblatt fasst zentrale Fragen und Antworten zusammen. SOLARTHERMIE IN WÄRMENETZEN Zentrale Fragen & Antworten aus der „Online-Sprechstunde“ Grafik: Difu/brandtwerk Wie gehen Stadtwerke mit dem fluktuierenden Wärmeertrag einer Solarthermieanlage um? Die Anlage in Bernburg (Saale) ist seit dem Jahr 2020 in Betrieb. Für eine detaillierte technische Reportage als Infoblatt (PDF) den QR-Code scannen oder zu finden unter: https://www.solare-waermenetze.de/mediathek/ wissensdatenbank-solare-waermenetze/ ERFAHRUNGSBERICHT: SOLARTHERMIE IM WÄRMENETZ Infoblatt Nr. 21 CO2-neutrales Wärmenetz. Eine Machbarkeitsstudie erarbeitete eine innovative Lösung, deren Umsetzung durch den Gemeinderat beschlossen wurde. Das Konzept fußt auf einer Kombination aus Erdwärmesonden und Solarthermie. Die geologische Besonderheit der Region, nahe des Hohenzollerngrabens, bietet optimale Voraussetzungen für die Nutzung von Erdwärme. Eine 7.000 Quadratmeter große Solarthermieanlage wird zukünftig rund zwei Drittel des jährlichen Wärmebedarfs abdecken, während ein großer Erdbeckenwärmespeicher die saisonalen Schwankungen ausgleicht und die Solarwärme in die Heizperiode speichert. Ergänzt wird das System durch 40 Erdwärmesonden und eine Wärmepumpe sowie eine zweite Wärmepumpe, die den saisonalen Wärmespeicher entlädt. So wird eine fossilfreie Wärmeerzeugung von insgesamt 95 Prozent ermöglicht. Lediglich 5 Prozent der Wärmebedarfs werden durch einen Biomethan befeuerten Gaskessel gedeckt, um eine zuverlässige Versorgung auch in Spitzenlastzeiten zu gewährleisten. Diese innovative Kombination aus erneuerbaren Energiequellen und effizienter Wärmebereitstellung zeigt, wie lokal angepasste Lösungen einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten können. In Regionen mit reichlich verfügbaren Holzhackschnitzeln können diese als attraktive Option dienen, insbesondere, wenn sie nachhaltig aus lokalen Wäldern stammen. Ein konkretes Pilotprojekt in Hennigsdorf betreibt eine Holzhackschnitzel-Anlage, die sogar Strom erzeugt. Jedoch ist zu bedenken, dass Holzhackschnitzel aufgrund begrenzter Ressourcen und steigender Nachfrage möglicherweise unwirtschaftlicher werden. Wenn Holzerzeugnisse ein Pfeiler des langfristigen Wärmekonzepts sein sollen, sollte die Kommune unbedingt mit den benachbarten Kommunen in Gesprächen abklären, inwieweit die lokalen Ressourcen für Alle reichen. Eine weitere Alternative ist der Einsatz von Großwärmepumpen, die eine externe Wärmequelle benötigen, wie beispielsweise Flüsse, Seen, Abwärme von Kläranlagen oder industrielle Abwärme. Die Verfügbarkeit von ausreichender Stromleistung und die Wirtschaftlichkeit der Strompreise sind entscheidende Faktoren bei der Nutzung von Wärmepumpen. Eine vollständige Dekarbonisierung von Gemeinden und Städten wird die Nutzung einer Vielzahl erneuerbarer Wärmequellen erfordern. Der wirtschaftlich optimale Mix hängt von den lokalen Gegebenheiten ab. Liefern Solarthermieanlagen wirtschaftlich attraktive Wärme? Die Wärmekosten belaufen sich je nach Anlage zwischen 55 und 60 Euro pro Megawattstunde, was etwa 5 bis 6 Cent pro Kilowattstunde vor Förderung entspricht. Davon gehen die Erleichterungen durch Förderung noch ab, z.B. die umfassende Förderung durch das BEW. Im Gegensatz zu anderen Energieträgern - fossile, aber auch Holzerzeugnisse - sind diese Wärmekosten für die Lebensdauer der Anlage im Voraus fest kalkulierbar. Je teurer die fossilen Energien, aber auch Holzerzeugnisse werden, desto besser wird die Wirtschaftlichkeit der Solarthermie. Ein weiteres Argument für den Einsatz von Solarthermie ist ihre dauerhafte lokale Verfügbarkeit und die damit verbundene Versorgungssicherheit. Zudem bleiben im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen die Investitionen innerhalb Deutschlands und der Region, was zur Stärkung der Wirtschaft vor Ort beiträgt. Gibt es Energieerzeugertypen, die aus wirtschaftlichen oder technischen Gründen nicht sinnvoll mit solarthermischen Anlagen kombiniert werden können? Nein, grundsätzlich kann Solarthermie mit verschiedenen Technologien kombiniert werden, um eine zuverlässige und nachhaltige Wärmeversorgung über ein Wärmenetz zu gewährleisten. Die Entscheidung für den einen Technologiemix zur Wärmeversorgung fällt letzten Endes meist aus Wirtschaftlichkeitsgründen und der Flächenverfügbarkeit. Im Einfamilienhaussektor z.B. zeigt sich derzeit ein Trend hin zu Wärmepumpen in Verbindung mit Photovoltaikanlagen auf den Dächern. Für größere Systeme sind jedoch weitere Randbedingungen zu berücksichtigen. Photovoltaik erzeugt im Vergleich zu Ökologie in großen Solarthermieanlagen Zwischen und neben der Solarthermieanlage Ludwigsburg ist Raum für ökologische Vielfalt. Hier im Bild: Ein Teil des Eidechsenhabitats, das auch anderen Kleinlebewesen Lebensraum bietet - als Ausgleich für Auswirkungen anderer Bauprojekte; außerdem der rege genutzte Besuchersteg. Bild: Solites www.solare-wärmenetze.de Solarthermie auf derselben Fläche nur etwa ein Drittel bis ein Viertel der Energie in Form von Strom. Die Effizienz von Wärmepumpen hängt von der zu erreichenden Vorlauftemperatur ab, wobei höhere Temperaturen mehr Strom erfordern. Die Integration von Windstrom in Verbindung mit Wärmepumpen kann eine sinnvolle Option sein, insbesondere wenn der Windstrom kostengünstig und erneuerbar ist. Die Kombination von Photovoltaik und Wärmepumpen erfordert eine detaillierte Analyse des aktuellen Strommarktes, da Transportkosten und -gebühren die Wirtschaftlichkeit beeinflussen, insbesondere wenn die Photovoltaikanlage räumlich von der Wärmepumpe entfernt ist. Letztendlich müssen die Entscheidungen den spezifischen lokalen Gegebenheiten und der aktuellen Marktlage entsprechen. In einigen Fällen können getrennte Systeme für Strom- und Wärmeerzeugung wirtschaftlich vorteilhafter sein. Welche ökologischen Vorteile bieten Solarthermie-Freiflächenanlagen für Fernwärmenetze? In vielen Fällen wurden bisher ökologische Ausgleichsmaßnahmen von den Genehmigungsbehörden gefordert, wenn Solarthermieanlagen auf ehemaligen landwirtschaftlich genutzten Flächen installiert werden sollten. Tatsächlich ist die Fläche nach der Installation meist jedoch ökologisch wertvoller, inbesondere nach intensiver Landwirtschaftsnutzung. Anstelle von monotonen Ackerflächen entstehen Magerrasen-Flächen oder bunte Blumenwiesen. Die Beweidung mit Schafen ist eine zusätzliche Möglichkeit, um die Flächen ökologisch zu pflegen. Im Gegensatz zu Ziegen, die auf die Kollektoren klettern könnten, tragen Schafe zur Pflege der Fläche bei, ohne die Anlagen zu beschädigen. Darüber hinaus können Biotope geschaffen werden, die Lebensräume für verschiedene Tierarten bieten. Ein Beispiel hierfür ist die Integration von Lebensräumen für Zauneidechsen in Ludwigsburg, die infolge anderer Bauprojekte vertrieben wurden. Interessanterweise zeigt sich in der Praxis von laufenden Anlagen, dass die teilverschatteten Bereiche der Solarthermieanlagen unterhalb der Kollektoren im Jahresverlauf eine eigene Wertigkeit erhalten. In den vergangenen Dürresommern waren diese Bereiche grüner und vielfältiger bewachsen als die trockenen, sonnenbeschienenen Zwischenräume. Diese Entwicklung ist vor dem Hintergrund zunehmender Temperaturen und unvorhersehbarer Niederschläge von großem Interesse. Wichtig ist zu betonen, dass Freiflächen- Solarthermieanlagen keine Fläche „verbrauchen“ und nur minimal versiegeln - im Gegensatz zu konventionellen Bauwerken wie Heizkraftwerken. Solarthermie-Großkollektoren werden entweder aufgeständert oder mit Streifenfundamenten verankert. Trotz der technischen Natur der Anlagen sind Solarthermie-Freiflächenanlagen ökologisch vorteilhaft für die Gesamtfläche und liefern einen großen Beitrag zu einer nachhaltigen, treibhausgasneutralen Wärmeversorgung. Welche Rolle spielen große Wärmespeicher in Fernwärmesystemen mit Solarthermie? Wärmespeicher puffern Schwankungen in der Wärmeerzeugung ab. Wichtig ist: Wärmespeicher stellen nur ein Element im Gesamtsystem eines Wärmenetzes dar. Auch Wärmequellen, Netz und Abnehmer sind notwendig, um eine effiziente Wärmeversorgung sicherzustellen. Ob ein großer Wärmespeicher erforderlich ist, hängt vorrangig vom solaren Deckungsanteil, also vom Ertrag der Solarthermieanlage und dem Bedarf der Netzseite ab. Die sorgfältige Auslegung und Kombination mit anderen Wärmeerzeugern und Wärmespeichern ist dabei entscheidend: Das System muss jeweils auf die spezifischen Gegebenheiten vor Ort zugeschnitten sein. Ein Beispiel: In Leipzig entsteht derzeit die größte Solarthemieanlage Deutschlands mit einer geplanten Bruttokollektorfläche von 65.000 Quadratmetern. Die Anlage soll ca. 20 Prozent des sommerlichen Wärmebedarfs der Stadt Leipzig decken. Auf den jährlichen Wärmebedarf hochgerechnet sind das etwa zwei Prozent. Trotz der beträchtlichen Anlagengröße wird jedoch kein großer Wärmespeicher benötigt, da das Wärmenetz die Wärme zu jeder Zeit vollständig aufnimmt. Die schiere Größe der Solarthermieanlage diktiert also nicht, ob oder in welcher Größe ein Wärmespeicher vorgesehen werden muss. Vielmehr ist es der solare Kleinteilige Ökologie in Wärmekraftwerken? Möglich! Ein Blick unter die Solarkollekoren der Großanlage Lemgo zeigt: Hier ist keine Fläche versiegelt. Auch die teilverschatteten Bereiche sind ökologisch wertvoll. Bild: Solites Infoblatt Nr. 21 Deckungsanteil am Gesamtwärmebedarf: Soll der Solarertrag mehr als 15 Prozent der jährlich benötigten Wärme ausmachen, werden größere Speicher nötig. Wie findet die Kommune heraus, ob sie einen großen Wärmespeicher benötigen wird? Hilft dabei die kommunale Wärmeplanung? Grundsätzlich gilt: Ergebnis der kommunalen Wärmeplanung ist nicht die konkrete Empfehlung für eine Solarthermieanlage, einen Wärmespeicher oder andere Anlagen mit konkreten Spezifikationen, genausowenig wie deren Standorte. Stattdessen legt die Wärmeplanung lediglich fest, welche Siedlungsgebiete über ein Wärmenetz versorgt werden sollen und welche nicht. In einem weiteren Schritt muss die Kommune ermitteln, wie sie den Wärmebedarf für die Wärmenetze decken kann. Statt sofort umfassende Simulationen durchzuführen, kann zunächst eine grobe Analyse durchgeführt werden, um verschiedene Optionen für die Wärmeversorgung abzuschätzen. Hierbei werden mögliche Varianten betrachtet und grobe Kostenschätzungen der nötigen Investitionen erstellt, um ein Verständnis für die wirtschaftlich und technologisch aussichtsreichsten Ansätze zu erhalten. Dies kann durch fachkundige Beratung geschehen und erfordert in der Regel finanzielle Ressourcen. Die grobe Analyse umfasst eine Bewertung verschiedener Optionen wie Tiefengeothermie, Windenergie, oberflächennahe Geothermie und Freiflächensolarthermie. Dies ermöglicht es der Kommune, ein erstes Verständnis dafür zu entwickeln, welche Wärmeversorgungs- Optionen es wert sind, näher untersucht zu werden. Für die ausgewählten Optionen werden dann Fachpartner hinzugezogen, um detaillierte Simulationen und Entwicklungen durchzuführen. Auf diese Weise kann die Kommune besser verstehen, wie groß und kostspielig die ausgewählten Optionen tatsächlich sind, was einen schnellen Übergang von der Planung zur Realisierung ermöglicht. POTENZIAL FÜR KLIMASCHUTZ Die Online-Sprechstunden Solarthermie verdeutlichten die vielfältigen Potenziale dieser Technologie für eine nachhaltige Wärmeversorgung. Durch ihre effiziente Integration in Fernwärmenetze, ihre Versorgungssicherheit und Vielseitigkeit sowie ihre ökologischen Vorteile bietet Solarthermie eine attraktive Lösung für Kommunen und kommunale Akteure auf dem Weg zu einer klimafreundlichen Wärmeversorgung. Kommunen können großflächige Solarthermieanlagen als einen vielversprechenden Baustein für die kommunale Wärmewende verstehen - im Zusammenspiel mit anderen erneuerbaren Erzeugern. IMPRESSUM Das Infoblatt Solare Wärmenetze ist eine Initiative im Rahmen vom Projekt SolnetPlus – Solare Wärmenetze als eine Lösung für den kommunalen Klimaschutz. Mehr unter: www.solare-wärmenetze.de Herausgeber: Solites Steinbeis Innovation gGmbh Redaktion: Deutsches Institut für Urbanistik (Difu), Paul Ratz, Solites, Anna Laura Ulrichs, Dirk Mangold Veröffentlichung: Mai 2024 | ISSN (Print) 2750-753X | ISSN (Online) 2750-7548 Die Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Fördermittelgeber wieder. Weder die Fördermittelgeber noch die AutorInnen übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen. unterstützt durch die Industrieinitiative Solare Wärmenetze der Solarthermieanbieter (IniSW) PARTNER Beginnen Sie Ihre Wissensreise auf: https://www.solare-waermenetze.de oder starten Sie hier: FAQ zu Solarthermie in Wärmetzen 36 wesentliche Fragen und Antworten, um Kommunen und Stadtwerke zu unterstützen (Scan QR-Code) WIE GEHT ES IN IHRER KOMMUNE WEITER?

Anna Laura Ulrichs2024-06-25T15:13:54+02:00Freitag, 31. Mai, 2024|

Klimahacks #3 Freiflächen-Solarthermie für Kommunen – Hinweise und Handlungsempfehlungen

Die Solarthermie hat sich in Deutschland zu einer wichtigen Säule der Wärmeversorgung entwickelt, insbesondere in städtischen Fernwärmenetzen und ländlichen Gemeinden. Früher wurden solche Anlagen oft nur als Ergänzung betrachtet, um den Verbrauch konventioneller Brennstoffe zu senken. Doch die Zeiten haben sich geändert. Angesichts des Ziels einer vollständig klimaneutralen Wärmeerzeugung bis 2045 müssen neue Investitionen bereits heute zur Versorgungssicherheit beitragen. Insbesondere die Energiekrise von 2022, mit ihren explodierenden Erdgaspreisen, hat das Interesse an erneuerbaren und lokalen Wärmequellen deutlich gesteigert. Fakt ist, Freiflächen-Solarthermieanlagen sind bereits seit vielen Jahren erfolgreich im Einsatz. Sie bieten nicht nur langfristig kalkulierbare Kosten pro Kilowattstunde, sondern erzeugen auch den höchsten Energieertrag pro Fläche im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien. Vor allem die Flexibilität und Vielseitigkeit der Technologie macht die Solarthermie zu einer wertvollen Komponente im Fernwärme- Mix. Um ihre Integration in Wärmenetze zu optimieren, spielen Wärmespeicher zukünftig eine immer wichtigere Rolle. Diese Speicher gleichen die fluktuierende Energieerzeugung der Solarthermie aus und verbessern gleichzeitig die Effizienz anderer Erzeuger wie Holzkessel, Wärmepumpen und Geothermieanlagen. Auch in anderen Städten und Gemeinden nehmen Freiflächen- Solarthermieprojekte an Größe und Bedeutung zu. Die Anlagen werden nicht nur größer, sondern decken auch einen immer größeren Anteil des Wärmebedarfs ab, wie beispielsweise in Lemgo, Ludwigsburg, oder Greifswald und zukünftig auch in Bad Rappenau und Leipzig. Auch die Integration von Wärmespeichern schreitet voran, wie die derzeitigen Bauvorhaben in Hechingen im Zollernalbkreis und 2 | #KLIMAHACKS: FREIFLÄCHEN-SOLARTHERMIE FÜR KOMMUNEN – HINWEISE UND HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN in Bracht, Nordhessen, zeigen. In Bracht baut eine Bürgerenergiegenossenschaft eine Solarthermieanlage mit einem 13.000 m2 großen Kollektorfeld und einem knapp 27.000 m3 großen Erdbecken-Wärmespeicher. Mit einer solchen Kombination soll der lokale Wärmebedarf zu einem Großteil aus erneuerbaren, emissionsfreien Quellen gedeckt werden. Die Entwicklung der Solarthermie in Deutschland zeigt deutlich, dass diese Technologie nicht nur eine nachhaltige Alternative ist, sondern auch eine Schlüsselrolle in der kommunalen Wärmeversorgung spielen kann. Um diesen Trend zu fördern, erhalten Kommunen mit dieser #Klimahacks- Ausgabe wichtige Hinweise zur Umsetzung von Freiflächen- Solarthermie. Dabei werden u.a. Themen wie die Schaffung geeigneter Rahmenbedingungen, verschiedene Betreibermodelle, die Suche nach Unterstützer*innen und geeigneten Flächen sowie die Vorteile und Möglichkeiten der Solarthermie in Wärmenetzen behandelt. / DIE ZUKUNFT DER FREIFLÄCHEN-SOLARTHERMIEANLAGEN EFFIZIENZ UND VIELSEITIGKEIT: WEITERFÜHRENDE LINKS News, Veranstaltungen, Erfahrungsberichte u.v.m. zu solaren Wärmenetzen: https://www.solare-waermenetze.de Infoblatt zur Solarthermie in Kombination mit anderen Wärmeerzeugern (SolnetPlus, 2024): https://t1p.de/i96h6 Infoblatt zur solaren Wärmeversorgung in Bracht (SolnetPlus, 2024): https://t1p.de/oqqms Kurzfilm über den Bau des Wärmespeichers in Bracht: https://t1p.de/du6j8 Informationsportal der Stadtwerke Leipzig zur Freiflächen- Solarthermieanlage: https://t1p.de/1ccyr Infos und Video des SWR zur Wärmeversorgung für Hechingen: https://t1p.de/rzqrp Das Kollektorfeld des iKWK-Systems der Stadtwerke Lemgo.

Anna Laura Ulrichs2024-06-25T15:27:41+02:00Mittwoch, 29. Mai, 2024|

Infoblatt Solare Wärmenetze Nr.19 Marktstatus 2024

www.solare-wärmenetze.de Infoblatt Nr. 19 2024 werden die Rekorde purzeln im Bereich der netzgebundenen großen Solarthermieanlagen für Fernwärmenetze. Die bislang größten Solarthermieanlagen Deutschlands in Greifswald (18.800 m2 Kollektorfläche, in Betrieb seit 2022) und Ludwigsburg (14.800 m2, 2020) werden ihre Spitzenpositionen ver lie ren. Denn im Frühjahr und Sommer 2024 entsteht in Bad Rappenau eine Solarthermieanlage mit rund 29.000 m2 Bruttokollektorfläche. Und in Leip zig, wo seit März 2024 gebaut wird, sollen es bis zur Inbetriebnahme Ende 2025 sogar etwa 65.000 m2 werden. Das Wachstumstempo ist beachtlich. Im Mai 2024 sind nach der laufenden Erhebung des Steinbeis-Forschungsinstituts Solites 58 Solarthermieanlagen mit gut 163.000 m2 Bruttokollektorfläche in Wärmenetzen in Betrieb. Das entspricht einer Wärmeleistung von 114 Megawatt (MW). 13 weitere Kollektorfelder mit 107 MW befinden sich im Bau oder in konkreter Planung. Solare Leuchttürme Darunter sind einige sehr interessante Leuchtturmprojekte – nicht nur in punc to Anlagengröße. Beispielsweise wird die bereits erwähnte Anlage in Bad Rappenau dort nicht nur das Fernwärmenetz versorgen, sondern auch industrielle Prozesswärme liefern. Im Sommer, wenn die Solarerträge besonders Der Bestand an großen Solarthermieanlagen in Fernwärmenetzen ist in den vergangenen Jahren stark gewachsen. Aktuell sind 58 Anlagen in Betrieb. Die gesamte Kollektorfläche könnte sich bis Ende 2025 angesichts der aktuell in Bau und Planung befindlichen Projekte fast verdoppeln. MEHR SONNE IN WÄRMENETZEN GROSSE SOLARTHERMIE AUF WACHSTUMSKURS Der Markt für Solarthermieanlagen in Wärmenetzen hat sich in den letzten Jahren beschleunigt – wenngleich noch nicht verstetigt. Die weitere Entwicklung hängt unter anderem von der Genehmigungsgeschwindigkeit ab. Marktprognose: Starkes Wachstum ist möglich Alle Fotos: Guido Bröer Infoblatt Nr. 19 hoch sind, aber der Wärmebedarf in Netz um ein Vielfaches geringer ist als im Winter, wird diese Anlage bis zu 3 MW Wärmeleistung direkt an einen Futtermitteltrockner abgeben. Auch nachts kann die Trocknungsanlage Tierfutter beispielsweise aus Möhren oder Luzer ne mit Solarenergie produzieren. Denn die überschüssige So lar ernte des Ta ges lässt sich in einem 8.000 m3 Fernwärmewasser fassenden Wärmespeicher bunkern. Im Verbund mit Biogasanlagen und einem Holzheizwerk sowie einer Photovoltaikfreiflächenanlage hilft die Solarthermie in Bad Rappenau sogar, lagerfähige Energiepotenziale vom Sommer in den Winter zu verschieben. Als Energiespeichermedium dienen dann gewissermaßen Altholz und Biomethan in Erdgasqualität (wie das funktioniert, erklärt Infoblatt Nr. 18 aus dieser Reihe: tinyurl.com/Solarthermiebadrappenau). 70 Prozent Solarwärme Ebenfalls ein Novum in Deutschland stellt das solare Wärmenetz der Bürgerenergiegenossenschaft Solarwärme Bracht eG dar. Dieses Dorf nördlich von Marburg wird sich nach Fertigstellung der in Bau befindlichen Anlagen übers Jahr zu etwa 70 Prozent mit Solarwärme versorgen können. Die Energie, die von rund 13.000 m2 Solarkollektorfläche im Sommer geerntet, aber von den rund 200 Abnehmern größtenteils nicht direkt verbraucht wird, wandert in einen Erdbecken-Wärmespeicher. Dieser in den Untergrund gegrabene, mit Spezialfolie ausgekleidete und mit einer wärmedämmenden Deckelkonstruktion nach oben isolierte Speicher fasst 26.600 Kubikmeter Fernwärmewasser. Darin kann die Solarenergie bis in die kalten Wintermonate verwahrt werden. Hinzu kommt in dem Brachter System als Innovation der besondere Einsatz von zwei Wärmepumpen. Sie sollen Energie aus dem Speicher entnehmen, wenn dessen Temperatur im Winter nicht mehr ausreicht, um das Netz direkt zu versorgen. Die elektrischen Wärmepumpen nutzen Energiemengen mit geringer Temperatur aus dem unteren Bereich des 14 Meter tiefen Speicherbeckens. Damit helfen sie indirekt, den Wirkungsgrad der Solarkollektoren zu verbessern. Denn diese werden über den Rücklauf des Solarkreises aus dem unteren Speicherbereich mit den durch die Wärmepumpen abgesenkten Temperaturen beschickt. Die Sonnenfänger können auf dem geringeren Temperaturniveau noch effizienter arbeiten, weil sie weniger Energie an die Umgebung abstrahlen. Mehrere Speicher kombiniert Eine noch andere Strategie verfolgen auch die Stadtwerke Hechingen mit ihrem für ein großes Neubaugebiet geplanten Wärmenetz. Zwar ist auch hier ein solarer Deckungsgrad von rund 70 Prozent geplant, und es spielt wiederum ein Erdbeckenwärmespeicher die zentrale Rolle. Hinzu kommt allerdings neben einer Wärmepumpe ein Erdsondenspeicherfeld, das geothermische Energie nutzbar machen und das durch Solarenergie regeneriert werden soll. Diese Beispiele zeigen, dass große, fernwärmegekoppelte Solarthermieanlagen zunehmend tragende Aufgaben in CO2-neutralen und sektorenkoppelnden Energiesystemen übernehmen. Prognosen für die kommenden Jahre sehen deshalb einen weiterhin wachsenden Bedarf für große Solarthermieanlagen. Diese werden aus Kostengründen zu meist auf Freiflächen installiert. Der Trend wird verstärkt durch die wachsende Bedeutung der Fernwärmeversorgung in Deutschland. Sie hat kaum jemals ein so hohes Ansehen genossen wie in jüngster Zeit. Mit der Verpflichtung für alle Kommunen, sich in Form einer kommunalen Wärmeplanung mit der künftigen klimaneutralen Wärmeversorgung auf ihrem jeweiligen Gebiet auseinanderzusetzen, bleiben als skalierbare Optionen im Grunde nur zwei strategische Wege: Fernwärme Solare Wärmenetze in Deutschland 58 große Solarthermieanlagen in Wärmenetzen verteilen sich über Deutschland. 70 Prozent Solarwärme www.solare-wärmenetze.de Magdalena Berberich, stellvertretende Leiterin des Steinbeis-Forschungsinstituts Solites, ordnet den aktuellen Marktstatus der großen Solarthermie ein und gibt einen Ausblick. Steckt die Solarthermie für Wärmenetze noch in den Kinderschuhen, da nur ein sehr kleiner Teil der bestehenden Wärmenetze sie nutzt? Die Solarthermie für Wärmenetze, also großflächige Kollektortypen wie Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren, ist eine ausgereifte Technologie. Sie wur de bereits vielfach von Stadtwerken und anderen Wärmenetzbetreibern erprobt. Diese Betreiber, die bereits Erfahrungen mit dieser Technologie haben, wissen, dass sie gut funktioniert. Die Technologie wurde erprobt, vermessen und bewiesen. Die zahlreichen positive Beispiele zeigen, dass Solarthermie in weiteren Wärmenetzen eingesetzt werden kann. Was wir jetzt noch brauchen, ist die Umsetzung großer Anlagen in größerer Stückzahl und Dimensionierung als bisher. Dafür müssen die Informationen natürlich in den Markt gelangen. In welcher Größe sind Solar thermiean lagen für Wärmenetze sinnvoll? Wir sprechen von Großanlagen ab etwa 500 Quadratmetern Kollektorfläche. In Deutschland wird jetzt eine Anlage mit rund 65.000 Quadratmetern gebaut – in Leipzig. Das sind die Größenordnungen, die wir aktuell sehen. Früher wurden eher kleinere Anlagen mit einer Fläche von 1000, 2000 oder 5000 Quadratmetern gebaut, da die Technologie noch erprobt werden musste und das Vertrauen in sie noch nicht so groß war. Jetzt sehen wir jedoch, dass sich der Markt vermehrt zu Großanlagen bewegt, die andere Dimensionen haben. Wie groß ist der Beitrag, den eine Solarthermie-Anlagen in einem Wärmenetz leisten kann? Das kann sehr unterschiedlich sein. Für ein einzelnes Wärmenetz kann die Solarthermie einen kleinen Anteil an der Wärmeversorgung bereitstellen, zum Beispiel etwa 5 Prozent, ohne dass eine große Speicherkapazität erforderlich ist. Ab etwa 15 Prozent oder 20 Prozent wird jedoch eine Wärmespeicherung notwendig, also ein ausreichend großes Speichervolumen, um die Solarwärme effizient in das Gesamtsystem zu integrieren. Es ist wichtig, diese Technologie nicht isoliert zu betrachten, sondern zusammen mit Wärmespeichern und anderen Wärmeerzeugern, die eben falls zur Wärmeversorgung beitragen. Kann man auch noch größere Deck ungs anteile erreichen? Ja, es ist möglich, einen großen und so gar den überwiegenden Anteil der Wärmeversorgung in einem Wärmenetz mit Solarthermie zu decken. Dafür sind viel größere Langzeit-Wärmespeicher notwendig. Und es ist eine umfassende Betrachtung der Systemintegration erforderlich, wobei So lar thermie, Wärmespei cher und ande re Tech no logien kombiniert wer den, um ein Wärmenetz mit sehr hohen Solaranteilen zu erreichen. Auch dafür gibt es bereits gute Beispiele. Wie wirtschaftlich ist die Solarthermie für die Wärmeversorgung? Die Solarthermie ist eine Technologie mit hoher Anfangsinvestition und dann über Jahrzehnte gleichbleibenden und daher planbaren Kosten. Die Kosten liegen bei etwa 55 bis 60 Euro pro Megawattstunde, wovon die Förderung noch ab geht. Allerdings hängt der tatsächliche Preis, zu dem die Wärme an die Kunden verkauft wird, nicht nur von den solaren Wärmegestehungskosten ab, sondern es spielen verschiedene Faktoren hinein, wie zum Beispiel die mit der Solarthermie kombinierten Technologien, Abwärmepotenziale vor Ort oder die Netzstruktur insgesamt. Diese Faktoren können den Preis günstiger oder teurer machen. Wird die Solarthermie für Wärmenetze zum Selbstläufer, oder bleibt es für die Branche ein eher schwieriges Geschäft? Jedes Projekt ist eine Herausforderung und erfordert oft eine lange Entwicklungszeit, bevor es umgesetzt wird. Manchmal werden Projekte geplant, aber dann doch nicht realisiert. Das gilt für viele Technologien – und auch für die Solarthermie. Aktuell sind in Deutschland etwa 160.000 m2 Solarthermie-Kollektoren in Wärmenetzen installiert. In den nächsten 3 bis 4 Jahren werden voraussichtlich weitere 500.000 Quadratmeter hinzukommen. Die Solarthermie für Wärmenetze wird also deutliche Fortschritte machen. Und das Potenzial ist riesig. INTERVIEW: MAGDALENA BERBERICH Infoblatt Nr. 19 IMPRESSUM Das Infoblatt Solare Wärmenetze ist eine Initiative im Rahmen vom Projekt SolnetPlus – Solare Wärmenetze als eine Lösung für den kommunalen Klimaschutz. Mehr unter: www.solare-wärmenetze.de Herausgeber: Solites Steinbeis Innovation gGmbh Redaktion + Text: Guido Bröer, Solarthemen Veröffentlichung:Mai 2024 | ISSN (Print) 2750-753X | ISSN (Online) 2750-7548 Die Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt beim Autor und der Herausgeberin. Der Inhalt gibt nicht unbedingt die Meinung der Fördermittelgeber wieder. Weder die Fördermittelgeber noch Autor und Herausgeberin übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen. unterstützt durch die Industrieinitiative Solare Wärmenetze der Solarthermieanbieter (IniSW) PARTNER als zentrale Lösung und Wärmepumpen als dezentrale Lösung. Dies sind die beiden Schlüsseltechnologien für den Über gang zu einer klimaneutralen Wärmeversorgung. Anspruchsvolle Ziele Auf dem sogenannten Fernwärmegipfel 2023 wurden von Vertreter:innen der Bundesregierung, der Wärmenetzbranche, der Kommunen und weiterer Inter essengruppen anspruchsvolle Ziele ge setzt: • Verdreifachung der an Fern- und Nahwärmenetze angeschlossenen Gebäu de bis 2045 • mittelfristig An schluss von mindestens 100.000 Gebäuden pro Jahr • durchschnittlicher Anteil von 50 Prozent erneuerbarer Energien und un vermeidbarer Abwärme in Wärmenetzen bis 2030. Setzt man diese Ziele ins Verhältnis zu den 4.100 Fernwärmesystemen mit 34.000 Kilometer Leitungen, die heute 140 Terawattstunden Wärme liefern und 14 Prozent des Wärmebedarfs im deutschen Gebäudesektor decken, dann ist klar: Der Ausbaubedarf für Fernwärmeerzeugungsanlagen, die erneuerbare Energien nutzen, ist in den bestehenden Netzen enorm. Hinzu kommt eine gesetzliche Vorgabe für neue Netze: Laut Wärmeplanungsgesetz müssen ab dem 1. März 2025 mindestens 65 Prozent der in neue Wärmenetze eingespeisten Energie aus Abwärme stammen oder erneuerbar sein. Wirtschaftliche Lösung Große Solarfelder haben dabei gute Chancen, in vielen Fällen zum Mittel der Wahl zu werden. Über die Lebensdauer bieten sie nach Angaben des Fernwärmeverbandes AGFW stabile Wärmegestehungskosten von 50-60 Euro pro Megawattstunde vor einer etwaigen Förderung. Dabei fördert das 2022 gestartete Bundesförderprogramm für effiziente Wärmenetze (BEW) den Umbau zu erneuerbaren Wärmequellen mit 40 Prozent der Investitionskosten. Hinzu kommt der BEW-Betriebskostenzuschuss, der Solarthermieanlagen für Wärmenetze wirtschaftlich attrak tiv machen. Nachdem 2024 in Meldorf (Schleswig-Holstein) der erste kommerzielle Erdbecken-Wärmespeicher mit 43.000 Kubikmetern Fassungsvermögen in Betrieb gegangen ist, sind mittlerweile in Deutschland etwa in Dutzend ähnlicher Speicherprojekte in Planung. Gebaut wird bereits im hessischen Bracht (Foto) und in Hechingen (Baden-Württemberg). In diesen beiden Projekten soll die Sonne mithilfe der Speicher jeweils 70 Prozent des jährilichen Wärmebedarfs decken. Jetzt kommen die großen Speicher

Anna Laura Ulrichs2024-05-30T15:20:57+02:00Montag, 27. Mai, 2024|

Solarthermie als Teamplayer: Kollektoren passen in fast jeden Fernwärme-Mix

www.solare-wärmenetze.de Infoblatt Nr. 17 Bis vor wenigen Jahren galten innovative Wärmeerzeuger wie Wärmepumpen, So lar thermie-Kollektorfelder und Power-to-Heat-Anlagen für die Fernwärme bestenfalls als Fuel-Saver. Deren Megawattstundenpreis hatte zwar wettbewerbsfähig zu sein, aber ihre Einsatzbereitschaft und Berechenbarkeit spielte für die Versorgungssicherheit keine primäre Rolle, weil es ja stets fossile Backup-Aggregate gab. 100 Prozent CO2-freie Wärme Doch die Planungsmaximen der Fernwärmeversorger haben sich gewandelt. Im Lichte einer bis spätestens 2045 zu 100 Prozent klimaneutralen Wärmeerzeugung muss jede Investition in neue, langlebige Wärmeerzeugungskapazitäten bereits heute ihren Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten können. Das gilt auch für eine von Natur aus fluktuierende Energiequelle wie die Solarthermie. Einen zusätzlichen Schub hat diese Sichtweise durch die Energiekrise des Jahres 2022 mit explodierenden Erdgaspreisen erfahren. Stadtwerke, die in diesen Zeiten bereits eine Solarthermieanlage im Portfolio hatten, konnten sich über jede Megawattstunde freuen, die aus den Röhren- oder Flachkollektoren in ihre Netze strömte. Und bei den anderen Versorgern hat die Erdgasknappheit das Interesse an Solarwärme und anderen erneuerbaren Energien Ob in Verbindung mit Erdgas-BHKW, Holzkesssel, Wärmepumpe oder sogar Geothermie – Solarthermie bewährt sich in der Fernwärme im Zusammenspiel mit sehr unterschiedlichen Energieerzeugern und Speichern. Eine Solarthermieanlage übernimmt dabei verlässlich verschiedene Aufgaben im System. Beispiel Lemgo: Solarthermie mit Wärmepumpen und KWK Die Stadtwerke Lemgo zeigen, wie vielfältig ein moderner Fernwärme-Energiemix sein kann. Das Solarthermiefeld ar beitet zusammen mit Großwärmepumpen und Blockheizkraftwerken, die sich teils im grauen Betriebsgebäude im Hintergrund befinden. Eine Wärmepumpe mit 1 MW Leistung nutzt die Temperaturen des Flusses Bega, eine weitere die Restwär me aus dem Abwasser der benachbarten Kläranlage. SOLARTHERMIE ALS TEAMPLAYER KOLLEKTOREN PASSEN IN FAST JEDEN FERNWÄRME-MIX Infoblatt Nr. 17 deutlich gesteigert. Um allerdings im Zusammenspiel zu harmonieren, muss die Solarthermie „teamfähig“ sein. Solarthermie bringt Sicherheit Große Solarthermieanlagen seien eine schon seit vielen Jahren ausgereifte Technik, sagt Dirk Mangold, Leiter des Steinbeis-Forschungsinstituts Solites: „Die Solarthermie ist ein normaler Teil eines zukünftig emissionsfreien Erzeugerparks – mit einigen Vorteilen.“ Dazu gehört für den Wissenschaftler nicht nur, dass die Kosten einer solaren Kilowattstunde ab dem Zeitpunkt der Investition über Jahrzehnte im Voraus berechenbar und sicher sind. Vielmehr sei Solarwärme völlig emissionsfrei und erziele zudem den höchsten Energieertrag auf der Aufstellfläche im Vergleich zu allen anderen erneuerbaren Energien. Bei sehr kleinen solaren Deckungsanteilen werde die Solarwärme immer im Wärmenetz aufgenommen. Bei Anteilen ab rund 5 Prozent werde ein Wärmespeicher notwendig, so Mangold, wenn keine solar erzeugten Megawattstunden verschenkt werden sollten. Dieser Wärmespeicher gleiche den entsprechend der Sonneneinstrahlung fluktuierenden Solarertrag für das Wärmenetz aus. Ob das ein kleiner Pufferspeicher zur Abfederung von Erzeugungsspitzen sei, ein multifunktionaler Mehrtagesspeicher oder gar ein saisonaler Wärmespeicher, spiele für die Regelbarkeit der Solarthermieanlage zunächst mal keine Rolle. Vielmehr profitiere nicht nur die Kollektoranlage vom Speicher, betont Mangold: „Ein Wärmespeicher, der als zentrales Systemelement auch anderen Erzeugern wie Holzkessel, Wärmepumpen, Geothermieund Power-to-Heat-Anlagen dient, verbessert gleichzeitig deren Betriebseffizienz und damit die Wirtschaftlichkeit der gesamten Erzeugung. Ist die multifunktionale Nutzung des Wärmespeichers umfangreich, muss dessen Volumen im Vergleich zu einem reinen solaren Wärmespeicher gegebenenfalls erhöht werden. Durch Systemsimulationen kann das wirtschaftliche Optimum zwischen Speichergröße und Speicherkosten gefunden werden. Solche Simulationen sind auf jeden Fall notwendig, wenn ein saisonaler Wärmespeicher eingesetzt werden soll.” 70 Prozent Solardeckung 2024 sind in Deutschland mehrere saisonale Erdbecken-Wärmespeicher im Bau, die einen solaren Deckungs anteil bis zu 70 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs ermöglichen. Dazu trägt auch die geschickte Kombination der Solarthermie mit anderen Erzeugern bei. Im hessischen Dorf Bracht sollen zwei Wärmepumpen mit zusammen 1,2 MW die im unteren Bereich des Speichers enthaltene Restenergie unter Einsatz von Ökostrom auf ein höheres Temperaturniveau veredeln. Damit he - ben sie auch den Wirkungsgrad der Solarkollektoren, in dem diese mit nied- Das Anlagenschema des in Bau befindlichen Wärmenetzes in Bracht, Ortsteil der Stadt Rauschenberg, könnte zur Blaupause einer weitgehend solaren Dorfwärmeversorgung werden. Der Erdbecken-Wärmespeicher ermöglicht einen 70-prozentigen sola ren Deckungsgrad. Dass die Temperaturschichtung im Speicher mittels Wärme - pum pen verbessert wird, bringt der Solarthermieanlage dabei hohe Wirkungsgrade. Bracht: 70 % Solarthermie dank Saisonalspeicher + Wärmepumpe Für die Systemeinbindung einer Solarthermieanlage und das Zusammenspiel mit den anderen Wärmeerzeugern spielt der Speicher oft eine zentrale Rolle. Hier in Bernburg sorgen 150 m3 Speichervolumen dafür, dass die Solarthermieanlage mit den Blockheizkraftwerken harmoniert. Und er puffert die Solarleistung, die im Sommer mittags oft höher ist als die aktuelle Last im Fernwärmenetz. Pufferspeicher – Moderator zwischen verschiedenen Erzeugern Grafik: Uni Kassel www.solare-wärmenetze.de Jens Kühne, Bereichsleiter Erzeugung, Sektorkopplung & Speicher beim Fernwärmeverband AGFW, erklärt, wie in Fernwärmesystemen das Zusammenspiel von Solarthermie mit anderen nachhaltigen Energiequellen gelingt. Es gibt jetzt in Deutschland fast 60 große Solarthermieanlagen in der Fernwärme. Ist eine solche Anlage für Netzbetreiber noch eine Exotin im Erzeugerpark? Solarthermie ist in das ganz normale Portfolio eingegangen, das man sich als Netzbetreiber anschaut, wenn man Erzeugungsleistung hinzubauen möchte. Was macht Solarthermie für ein Stadt - werk dennoch zu etwas Besonderem? Besonders ist die Kostenstabilität. Man weiß von vornherein, wie hoch die Gestehungskosten der Energie in Zukunft sein werden – unabhängig davon, wie sich die Energiemärkte verhalten. Aber besonders ist auch, dass die Solarenergie nicht regel- und steuerbar ist. Das muss natürlich berücksichtigt werden. Und man muss auch die Gegebenheiten vor Ort in die Überlegungen einbeziehen. An welche Gegebenheiten denken Sie? Vor allem die Flächenverfügbarkeiten. Es müssen Genehmigungen erteilt werden. Man muss zusammen mit Umwelt- und Naturschutz schauen, dass auf technisch geeigneten Flächen auch tatsächlich eine Solaranlage gebaut werden kann. Wie kommen andere Erzeugungseinheiten im Netz mit der Solarthermie klar? Die einzelnen Anlagen sollten sich natürlich nicht „kannibalisieren“. Die Gefahr besteht im Sommer und in den Übergangsjahreszeiten, wenn die Solarthermie am meisten leisten kann. Wo eine Müll ver bren nungsanlage oder Industrieabwärme bereits einen Großteil der Sommerlast abdeckt, harmoniert das nicht so gut mit Solarthermie. Bei einer Geothermieanlage könnte es ähnlich sein. Anson - sten sehe ich kaum Einschränkungen. Aprilwetter: Hohe Sonneneinstrahlung wech selt mit dunklen Wolken. Dann drückt eine große Solaranlage starke Lastwechsel ins Netz. Muss sich der übrige Erzeugerpark darauf einstellen? Der übrige Anlagenpark muss sich nicht sehr darauf einstellen, wenn man die richtigen Vorkehrungen trifft. Wenn man zum Beispiel einen kleinen Zwischenspeicher einbaut, der die untertägigen Schwankungen ausgleichen kann, dann geht das recht gut. Dann werden solche Schwankungen in Megawattstärke nicht direkt ins Netz übergeben. Ansonsten sind aber auch größere Speicher sehr zu empfehlen, um die Fluktuation der Solarenergie tageweise auszugleichen. Muss die Solarthermie quasi ihren Speicher ins System mitbringen? Oder haben Wärmenetzbetreiber heutzutage ohnehin den Speicher auf dem Schirm, der dann zugleich den Einsatz einer Solarthermieanlage begünstigt? Viele haben den Speicher schon auf dem Schirm, um beispielsweise die KWKAnlagen stromgeführt fahren zu können. Aber mit einer Solarthermieanlage werden die Speicher um so wichtiger. Wer noch keinen Speicher hat, denkt den spätestens mit der Solarthermieanlage mit. Betrachtet ein Fernwärmebetreiber die Solarthermie vor allem als Fuel Saver? Ja. Aber sie kann auch zusätzliche Funktionen erfüllen. Beispielsweise kann sie eine Boosterfunktion übernehmen. Das müssen Sie erklären! Ich ersetze nicht einen anderen Wärmeerzeuger, sondern ich versuche in Netzbereichen, die weit von den im Sommer betriebenen Erzeugern weg liegen, durch die Solarther mieanlage samt Speicher eine Temperatursteigerung zu erreichen. Ist denn die Solarthermie für eine so tragende Rolle ausreichend berechenbar? Eine Solarthermieanlage, ein Gaskessel und ein Speicher könnten sich im Bundle als Netzbooster durchaus gut ergänzen. Kann man eine Solarthermieanlage in - zwi schen „von der Stange“ bestellen? Jedenfalls eher als vor fünf Jahren. Man kann mittlerweile auf standardisierte Produkte zurückgreifen und auch auf ein größeres Spektrum von Dienstleistungen. Die Hersteller haben sich weiterentwickelt. Sie bringen immer mehr Eigenleistung und Erfahrung in die Planung ein. Wie läuft der Erfahrungsaustausch dazu innerhalb der Versorgerbranche? Wir können als AGFW recht gute Unterstützung liefern und auch andere Verbände tun ihr Mögliches. Die Branche ist recht stark vernetzt, so dass man sich tatsächlich vor- und nach einer Solarinvestition gut austauschen kann. INTERVIEW: JENS KÜHNE Infoblatt Nr. 17 IMPRESSUM Das Infoblatt Solare Wärmenetze ist eine Initiative im Rahmen vom Projekt SolnetPlus – Solare Wärmenetze als eine Lösung für den kommunalen Klimaschutz. Mehr unter: www.solare-wärmenetze.de Herausgeber: Solites Steinbeis Innovation gGmbh Text und Fotos: Guido Bröer, Solarthemen Veröffentlichung: März 2024 | ISSN (Print) 2750-753X | ISSN (Online) 2750-7548 Die Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt beim Autor und der Herausgeberin. Der Inhalt gibt nicht unbedingt die Meinung der Fördermittelgeber wieder. Weder die Fördermittelgeber noch Autor und Herausgeberin übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen. unterstützt durch die Industrieinitiative Solare Wärmenetze der Solarthermieanbieter (IniSW) PARTNER rigen Rücklauftemperaturen arbeiten können. Außerdem hilft die Wärmepumpe, das Speichervolumen besser auszunutzen. Der Stromverbrauch der Wärmepumpe soll dabei nur 8 Prozent der Gesamtenergie ausmachen. Maximal ein Viertel des Jahresbedarfs sollen Holzkessel beisteuern. 70 Prozent Solarwärme sind auch das Ziel für ein Neubaugebiet der Stadt Hechingen. Auch hier sollen neben der großen So lar thermieanlage ein Erdbecken- Wär mepeicher sowie Wärmepumpen wirken. Zu sätz lich kommt oberflächennahe Geothermie aus einem Erdsondenfeld zum Einsatz, das über die Wärmepumpen ans Netz ange bun den ist. In He chingen werden die Erdsonden im Sommer mit dem Solarwärmeüberschuss auch regeneriert, sodass das Erdreich als weiterer Wärmespeicher wirkt. Das erhöht die Ausnutzung der Solarenergie weiter. Verschiedene Erzeugerparks Erzeugerparks mit Solarthermiekomponente werden immer vielfältiger. Fast schon ein Klassiker der ländlichen Ener giewende sind Dorfwärmenetze mit Holzfeuerungen, in denen eine Solarthermieanlage auf die vollständige Deckung des sommerlichen Wärmebedarfs ausgelegt wird. Seit rund 10 Jahren entstehen solche Anlagen in Deutschland. Dörfer wie Büsingen, Mengsberg oder Hallerndorf decken so seit Jahren ein Fünftel ihres Jahres- Wärmebedarfs von der Sonne. Weitaus komplexer ist der Erzeugerpark der Stadtwerke Greifswald, die aktuell die mit rund 18.700 Quadratmetern Kollektorfläche größte Solarthermieanlage Deutschlands betreiben. Die Anlage ist Teil eines sogenannten innovativen KWK-Systems (iKWK), zu dem auch ein Blockheizkraftwerk und ein Elektrodenkessel gehören. Letztere sollen es ermöglichen, den in der Region reichlich vorhandenen Windstrom bei Stromnetzengpässen sinnvoll zu nutzen. Die Greifswalder Fernwärme verfügt über weitere Blockheizkraftwerke, Kesselanlagen und eine große Luftwärmepumpe. Ihr Zwischenziel von 35 Prozent CO2-freier Fernwärmeerzeugung wollen die Stadtwerke erreichen, wenn bald der 5.500-Kubikmeter-Speicher in Be - trieb geht, der eine zentrale Rolle spielt. Heutzutage sind Solarthermieanlagen selbst in Fernwärmenetzen, die auf eine Grundlastversorgung aus Müllverbrennungsanlagen oder Industrieabwärme basieren, für Expert:innen nicht mehr undenkbar. Dirk Mangold erklärt, wa - rum: „Zum einen, weil beim Ausbau der Wärmenetze weitere erneuerbare Er - zeu gungskapazitäten gebraucht werden. Zum anderen, weil Multifunktionswärmespeicher ein Nebeneinander durchaus ermöglichen können.“ Deutschlands zurzeit größte Solarthermieanlage in Greifswald ist Teil eines komplexen Erzeugerparks mit BHKWs, Gaskesseln, Wärmepumpe, Elektrodenkessel und Speicher. Greifswald: Erzeugungsmix in der Transformation

Anna Laura Ulrichs2024-04-01T15:28:59+02:00Montag, 1. April, 2024|

Kommunale Wärmeplanung und Solarenergie – Raphael Gruseck LEA Ludwigsburg

Im Interview: Raphal Gruseck von der Energieagentur Kreis Ludwigsburg LEA e. V. zu u.A. den Themen: - Was haben BürgerInnen und Bürger von der kommunale Wärmeplanung? - Ist Solarwärme günstig? - Wie verhalten sich Freiflächen-Solarthermie und Photovoltaik zueinander? - Macht man sich durch den Anschluss an ein Fernwärmenetz nicht abhängig? Unser Interviewpartner befindet sich auf der Besucherplattform oberhalb der Solarthermie-Anlagen Ludwigsburg-Kornwestheim, die mit 14.800 qm Bruttokollektorfläche lange die größte Solarthermieanlage Deutschlands war.

Anna Laura Ulrichs2024-05-31T16:05:33+02:00Sonntag, 17. März, 2024|

Baggern in Bracht für den saisonalen Wärmespeicher und Solarthermie

Im Dorf Bracht, Nordhessen, wird für einen großen saisonalen Wärmespeicher gebaggert. Zukünftig liefert eine rund 13.000 Quadratmeter (Bruttokollektorfläche) große Solarthermieanlage die Wärme, die in diesen Wärmespeicher eingespeist wird. Genießen Sie unser Baggerballett von der Großbaustelle!

Anna Laura Ulrichs2024-04-01T17:19:40+02:00Samstag, 16. März, 2024|

Genossenschaftliche Solarwärme-Versorgung in Bracht

www.solare-wärmenetze.de Infoblatt Nr. 16 „Wir wollen hier eine Blaupause schaffen für andere Kommunen, die auch in diese Richtung denken“, sagt Helgo Schütze, Vorstandsmitglied der Genossenschaft Solarwärme Bracht eG. Er muss laut sprechen beim Ortstermin. Seine Stimme konkurriert mit dem Lärm von vier großen Baggern, einem Bulldozer und einer Rüttelwalze im Hintergrund. Etwa 14 Meter tief haben sie sich hineingegraben in den roten Sandstein Nordhessens. In der Grube, die die Form einer kopfstehenden Pyramide bereits erkennen läßt und aus der mal ein Erdbecken-Wärmespeicher wer den soll, füh ren sie ihr Baggerballet auf. Eine Szene wie bei Bob dem Baumeister: „Können wir das schaffen? – Yo, wir schaffen das!“ Das Motto der Trickfilm-Kinderstars Bob, Baggi, Buddel und Co., scheint auch für die Brachter Energiegenoss:innen zu gelten. Ja, wir schaffen eine 100-prozentig er neu erbare Wärmeversorgung für un ser 900-Einwohner-Dorf, sagten sich auf der Gründungsversammlung im Juli 2021 die damals 61 Mitglieder der Solar wärme Bracht eG. Und damit nicht ge nug: Wir schaffen es auch, 70 Prozent der gesamten Wärme direkt aus Solarstrahlung zu gewinnen. Eine solche so la re Deckungsrate im Wärmenetz dürfte zurzeit Weltrekord sein. Den Rest liefern Wärmepumpen und ein Holzkessel. Erfolgsfaktor Anschlussquote Um das Projekt, für das erste Ideen bereits im Jahr 2013 entwickelt wurden, Wirklichkeit werden zu lassen, mussten allerdings weit mehr als die 61 Gründungsmitglieder für einen Anschluss an das Wärmenetz in spe begeistert werden. Mindestens 130 Hausanschlüsse sollten es schon sein, besser wären 200, hatten Experten der Uni Kassel in einer Machbarkeitsstudie errechnet. Sonst wäre ein solches Netz nicht wirtschaftlich zu betreiben. Viel Klinkenputzen, etliche Informationsveranstaltungen, ein Appell des Bürgermeisters der Stadt Rauschenberg, zu der Bracht gehört, im Gemeindeblatt, und wohl auch eine Energiekrise im Jahr 2022 mögen ihren Teil zum Erreichen des Ziels beigetragen haben. Denn mittlerweile zählt die Genossenschaft fast 200 Mitglieder, die ihre 177 Gebäude an die Fernwärme anschließen lassen wollen. „Das ist eine Anschlussquote von etwa 60 Prozent“, freut sich Schütze. „Und wir gehen davon aus, dass noch der eine oder andere hinzukommen wird, wenn wir beim Netzausbau sind.“ Mit 6000 Euro ist man als Hausbesitzer dabei. Diese einmalige Anschlussgebühr ist zugleich Eintrittskarte zur Nach den ersten Bioenergiedörfern Anfang der 2000-er Jahre sind inzwischen zahlreiche Wärmenetze vor allem in ländlichen Regionen genossenschaftlich organisiert. Ein halbes Dutzend setzt dabei auch auf die Solarthermie als Energiequelle. Ein besonderes Leuchtturmprojekt entsteht im hessischen Dorf Bracht. GENOSSEN SPEICHERN DIE SONNE GEMEINSCHAFTLICHE SOLARWÄRME-VERSORGUNG Foto: Guido Bröer Infoblatt Nr. 16 Genossenschaft. Hinzu kommen beim Anschluss an das Wärmenetz noch Kosten für die Entsorgung der alten Heizung und der Öltanks. Ein neuer Heizkessel oder eine Wärmepumpe wäre allemal deutlich teurer. Das ist ein gutes Argument für das Wärmenetz. Und auch mit einer erwartbaren Preisstabilität der Wärme über Jahrzehnte punktet die Genossenschaft bei den Brachtern. Der kalkulierte Wärmepreis liegt bei 16,5 Cent pro Kilowattstunde. „Das er schien anfangs als relativ hoch. Inzwischen hat sich das durch die jüngste Energiekrise relativiert und der Preis ist akzeptiert“, sagt Schütze. „Unser Wärmepreis wird sehr, sehr stabil sein. Natürlich wird er auch leicht steigen, denn wir haben ja auch einige laufende Kosten. Die sind aber vergleichsweise ge ring.“ Für die Zukunft gerüstet Die Debatte um das „Heizungsgesetz“ im Jahr 2023 bescherte den Anschlusswerbern in Bracht ein weiteres Argument. Mit 70 Prozent Solarenergie und 100 Prozent erneuerbaren Energien im Netz weiß man sich als Energiegenosse auf der sicheren Seite, was künftige Auflagen betrifft. In Zentrum der Brachter Dorfwärme versorgung steht der Erdbecken-Wärmespeicher, für den aktuell so emsig gebaggert wird. Sein Inhalt von 26.600 Kubikmetern wird im Sommer mit Solarenergie auf etwa 90 Grad Celsius aufgeheizt. Dieser Energievorrat soll reichen, um damit über den Winter die angeschlossenen Gebäude weitgehend zu beheizen. Dass diese Technologie funktioniert und wirtschaftlich kon kur renz fähig ist, haben vor allem Energiegenossenschaften in Dänemark bewiesen. Und dennoch betritt Bracht damit an einigen Stellen technisches Neuland. Die Genossenschaft fühlt sich dabei gut beraten von Spezialisten der Universität Kassel. Das Team um Professor Klaus Vajen begleitet sie seit 2018. Die Wissenschaftler:innen wiesen in aufwendigen Simulationsrechnungen nach, dass eine zentrale Wärmeversorgung für das Dorf mit 70 Prozent Solaranteil machbar ist. Das Konzept, für das die örtliche Genossenschaft – gefördert vom Land Hessen – eine 16-Millionen-Euro-Investition stemmt, soll obendrein preiswerter sein als die zum Vergleich berechnete Alternative. Diese hätte nämlich bedeutet, alle Gebäude über einen Um stel lungszeitraum von 20 Jahren mit Wärmepumpen auszurüsten. Im Fernwärmenetz werden stattdessen künftig nur zwei große Wärmepumpen mit zusammen 1,2 MW arbeiten, und das auf innovative Weise. Im Ge gen satz zu üblichen Systemen bedienen sie sich nicht bei einer Wärmequelle wie Umgebungsluft oder Flusswasser. Vielmehr entnehmen sie Restwärme aus dem Wärmespeicher, wenn dieser sich im Winter deutlich abgekühlt hat. Die Wärmepumpe hebt die Energie auf ein höheres Temperaturniveau und speist sie in einen Pufferspeicher ein. Das Anlagenschema des Wärmenetzes im Dorf Bracht: Ein Erdbecken-Wärmespeicher ermöglicht 70 Prozent solaren Deckungsgrad. Eine Wärmepumpe hebt das Temperaturniveau vor allem in der zweiten Winterhälfte. Zugleich ermöglicht sie der Solarthermieanlage dabei hohe Wirkungsgrade. Die Nachheizung erfolgt bei Bedarf über Holzkessel, so dass die Wärmepumpe stets im idealen Effizienzbereich arbeiten kann. 70 % Solarthermie dank Saisonalspeicher und Wärmepumpe Helgo Schütze und seine Mitstreiter:innen in Vorstand und Aufsichtsrat der Solarwärme Bracht eG haben sich einiges aufgeladen. Seit Jahren steckt viel Freizeit im Dorfwärmeprojekt. Von Machbarkeitstudien über Fördergeldakquise und Verhandlungen mit Behörden bis zur Überzeugungsarbeit bei potenziellen Anschlußnehmern im Dorf werden viele Talente gebraucht, um ein Bürger-Wärmenetz zu realisieren. Das Wärmenetz in Bracht lebt vom Ehrenamt Grafik: Universität Kassel Foto: Guido Bröer www.solare-wärmenetze.de Dadurch können gleich mehrere Ef fek te erzielt werden. Zum einem kann auch in den Wintermonaten noch Solarenergie aus dem Speicher genutzt werden, wenn dessen Temperatur längst nicht mehr ausreichen würde, um das Netz mit seiner Vorlauftemperatur von 85 Grad direkt zu beschicken. Wärmepumpe steigert Effizienz Ein schöner Nebeneffekt ist, dass die Solarkollektoren dank der Wärmepum pe noch effizienter arbeiten können. Die Wärmepumpe entzieht nämlich vorzugsweise dem unteren, ohnehin kühleren Bereich des Speichers Energie. Indem diese Schicht weiter abgekühlt wird, sinkt auch die Rücklauftemperatur im Solarkreislauf. Wenn bei den Solarkollektoren kühleres Wasser ankommt, sinkt deren Arbeitstemperatur. Das er höht insgesamt den Solargewinn, denn je geringer die Temperatur eines Sonnenkollektors, desto geringer ist sein Ener gieverlust an die Umgebung. Außer dem kann der Solarkreislauf so auch bei geringer Sonneneinstrahlung und tiefen Außentemperaturen bereits stabil laufen und Energie ernten. Obendrein spart der Wärmepumpeneinsatz Baukosten. Schütze erklärt: „Der Trick ist: Wir nutzen den Speicher im Winter als Energiequelle für die Wärmepumpe. Damit können wir ihn kleiner bauen. Die Investitionskosten sinken, und wir benö tigen viel weniger Fläche.“ In dieser Hinsicht betreten die Brachter bei der Konstruktion ihres Erdbeckenspeichers ohnehin Neuland. Ein Zeichen dafür sind die kratzenden Geräusche der Baggerschaufeln, die zurzeit aus der Baugrube schallen. Wurden nämlich die dänischen Vorbilder allesamt in lockerem Kies und Sand gegraben, so beißen sich die Bagger schau feln in Nordhessen durch recht feste Sandsteinschichten. Das ist zwar mühsam, hat aber aus Sicht der Genossenschaft einen entscheidenden Vorteil. Die Böschungen können in dem festen Untergrund deutlich steiler angelegt werden als in lockerem Material. Die Hangneigung beträgt 29,5 Grad statt der üblichen 26 Grad. „Dadurch sparen wir Platz und Geld“, sagt Schütze. Er erklärt, dass das gleiche Volumen in einem flaBenjamin Dannemann von der Bundesgeschäftsstelle Energiegenossenschaften beim Deutschen Genossenschafts- und Raiffeisenverband (DGRV) erwartet eine Zunahme von Bürgerenergiegesellschaften, als Wärmenetzbetreiber. Wie häufig gibt es Genossenschaften im regenerativen Wärmesektor? In Deutschland gibt es schon etwas mehr als 200 Wärmenetzgenossenschaften, und das auch schon länger. Viele sogenannte Bioenergiedörfer nutzen die Wärme aus einer Biogasanlagen. Mittlerweile werden aber verstärkt auch andere Wärmequellen wie Solarthermie und Wärmepumpen eingesetzt. Sind Planung und Betrieb eines Wärmenetzes nicht zu komplex für eine ehrenamtlich geführte Genossenschaft? Es hat auf jeden Fall andere Dimensionen als die vielen genossenschaftlichen Photovoltaikprojekte. Das Investitionsvolumen ist größer, der Planungsvorlauf langwieriger. Die Mitglieder für einen Anschluss zu motivieren ist ein hoher Aufwand. Gleichwohl bietet gerade dieses ehrenamtliche Engagement Vorteile besonders im ländlichen Raum. Overheadkosten wären sonst vielleicht gar nicht zu stemmen. Hier bietet das genossenschaftliche Modell eine gute Möglichkeit, dies hinzukriegen. Natürlich kommt es dann für die Ehrenamtler darauf an, mit der Kommune, mit Planungsbüros und vielleicht auch mit der örtlichen Genossenschaftsbank gut zusammenzuarbeiten und sich professionelle Unterstützung zu holen. Besteht nicht die Gefahr, dass bei einer Energiegenossenschaft nach der Gründergeneration das Engagement erlischt, weil niemand die Arbeit machen will? Im Gegenteil höre ich von Wärmeenergiegenossenschaften oft, dass ein Ort, nachdem es dort eine erneuerbare Wärmeversorgung gibt, attraktiver wird für jüngere Familien und das Engagement im Dorf insgesamt steigt. Ein Wärmenetz ist auch eine Investition in die Zukunft. Eine Sorge vieler Hausbesitzer ist, dass sie sich durch den Anschluss an ein Wärmenetz abhängig machen. In einer Genossenschaft, der es ja nicht auf die Rendite ankommt, sondern auf die Versorgung ihrer Mitglieder zu einem vernünftigen Preis, können sie mitreden. Als Mitglied kann ich den Wärmepreis mitbestimmen. Ich bin natürlich da ran interessiert, einen möglichst ge rin gen Wärmepreis zu bezahlen. Auf der anderen Seite sehe ich aber auch, dass die Genossenschaft wirtschaftlich existieren muss. Durch die demokratische Organisation wächst nicht nur die Akzeptanz, sondern auch das positive Verständnis für das Netz. Bringt die verpflichtende kommunale Wärmeplanung Chancen für Genossenschaften? Wo es bereits Wärmenetzgenossenschaften gibt, werden diese sicherlich im Zuge der kommunalen Wärmeplanung berücksichtigt. Wo das noch nicht der Fall ist, da bietet sich durch die Wärmeplanung die Gelegenheit, zu schauen, wo Wärmenetze möglich sind. Und das bietet auch die Chance, die Menschen mitzunehmen und sie überhaupt erstmal darüber zu informieren, dass es so etwas gibt wie eine genossenschaftliche Wärmeversorgung. Jetzt kommt es darauf an, diese Möglichkeit in der Wärmeplanung auch zu berücksichtigen. INTERVIEW: BENJAMIN DANNEMANN, DGRV Foto: DGRV Infoblatt Nr. 16 IMPRESSUM Das Infoblatt Solare Wärmenetze ist eine Initiative im Rahmen des Projekts SolnetPlus – Solare Wärmenetze als eine Lösung für den kommunalen Klimaschutz. Mehr unter: www.solare-wärmenetze.de Herausgeber: Solites Steinbeis Innovation gGmbh Text und Fotos: Guido Bröer, Solarthemen Veröffentlichung:März 2024 | ISSN (Print) 2750-753X | ISSN (Online) 2750-7548 Die Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt beim Autor und der Herausgeberin. Der Inhalt gibt nicht unbedingt die Meinung der Fördermittelgeber wieder. Weder die Fördermittelgeber noch Autor und Herausgeberin übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen. unterstützt durch die Industrieinitiative Solare Wärmenetze der Solarthermieanbieter (IniSW) Partner cheren Becken einen wesentlich größeren Deckel erfordert hätte. Dieses aufwendige, teure Bauteil wird „nur“ 70 mal 70 Meter messen. Es besteht aus mehreren, insgesamt 40 Zentimeter dicken Dämmschichten zwischen zwei Kunststoff-Membranen. Das Konstrukt muss die Wär meverluste minimieren und dabei zugleich verlässlich An samm lungen von Regenwasser vermeiden sowie diffundiertes Wasser aus der Dämmung nach außen abführen. Dabei muss die Abdeckung übers Jahr einen Hub von rund 20 Zentimetern aushalten. Den bewirkt das unterschiedliche Volumen des im Sommer 90 Grad heißen und am Ende der Heizperiode unter 30 Grad abgekühlten Speicherinhalts. Zur Sicherheit bohren Bevor man sich auf die kompakte, steile Bauform des Speichers festgelegt hat, ließ die Genossenschaft mehrere Er kun dungsbohrungen ins Erdreich treiben, um sich der Stabilität des Untergrundes wirklich sicher zu sein. Solche technischen Fragen bieten immer wieder Herausforderungen für die Ehrenamtlichen, aber sie bereiten ihnen keine ernsthaften Sorgen. Ganz im Gegensatz zu manchen Anforderungen, mit denen sie sich im Verlauf der Jahre immer wieder aus verschiedenen Amtsstuben konfrontiert sahen, lässt Helgo Schütze durchblicken. So wird sich die Fertigstellung des Netzes vermutlich um eine ganze Heizperiode verzögern, weil eine überaschende Auflage vom Land Hessen als Förder mit tel- geber die Genossen im vergangenen Jahr zwang, eine zeitraubende euro pa wei te Ausschreibung zu machen. Harmlos ist dagegen eine kurzfristige Forderung der Naturschutzbehörde, die indirekt aus dieser Verzögerung resultiert und die jetzt in Form von Holzpfählen mit bunten Flatterbändern den Bauplatz der späteren Heizzentrale ziert. Die waren als Vogelscheuchen alle zehn Meter auf der Fläche einzurammen, weil die Bauarbeiten jetzt in die Brutsaison der Feldlerche fallen. Dass auf der Fläche längst der Mutterboden abgeschoben wurde, so dass sich dort kaum eine Lerche ihrem Brutgeschäft widmen wird, ficht schließlich einen amtlichen Naturschützer nicht an. Solche Geschichten und andere Er fah rungsschätze aus 11 Jahren „Blaupause Solarenergiedorf“ sind in einem minutiös geführten Tagebuch nachzulesen, das die Solarwärme Bracht eG auf ihrer Internetseite präsentiert: www.solarwaerme-bracht.de 1,2 Kilometer lang ist die Verbindungsleitung von der Energiezentrale zum Hauptdorf. Die Fernwärmerohre werden jetzt auf den geraden Passagen oberirdisch geschweißt und später per Kran in einen noch auszuhebenden Graben gelegt. Fernwärmeleitung zum Hauptdorf Foto: Guido Bröer

Anna Laura Ulrichs2024-04-01T15:53:20+02:00Freitag, 15. März, 2024|

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