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Fernwärme, Nahwärme

Fernwärme ist die Bezeichnung für eine Wärmelieferung zur Versorgung von Gebäuden bzw. Liegenschaften mit Heizung sowie für Poduktionsprozesse. Der Transport der thermischen Energie erfolgt in einem wärmegedämmten Rohrsystem, das überwiegend erdverlegt ist, teilweise werden jedoch auch Freileitungen verwendet.

Kunststoffmantel(KM)-Fernwärmetrasse (Gammel Engineering)

 

Verlegung Kunststoffmantelrohr (KM) im Rohrgraben (Gammel Engineering)

 

KM-Trasse mit Ausdehnungsbogen (Gammel Engineering)

 

KM-Rohrlager auf der Baustelle (Gammel Engineering)

 

KM-Formstücke auf der Baustelle (Gammel Engineering)

 

Montage Ausdehnungsbogen (Gammel Engineering)

 

Ausdehnungsbogen mit Richtungsänderung (Gammel Engineering)

 

Montage Formstücke (Gammel Engineering)

 

Doppelrohr-Formstücke (Gammel Engineering)

 

Doppelrohr-Trasse mit Abzweig (Gammel Engineering)

Fernwärme versorgt Wohngebäude sowie Gewerbe und Industrie, indem die Wärme vom Erzeuger oder der Sammelstelle zu den Verbrauchern geleitet wird. Unter Fernheizung wird die Erschließung ganzer Städte oder Stadtteile verstanden. Bei der örtlichen Erschließung einzelner Gebäude, Gebäudeteile oder kleiner Wohnsiedlungen mit eigener Wärmeerzeugung spricht man auch von Nahwärme. Technisch und juristisch ist in allen Fällen Fernwärme die korrekte Bezeichnung.

Dachverband für Fernwärme in Deutschland ist AGFW Der Energieeffizienzverband für Wärme, Kälte und KWK e.V.

Der AGFW fördert als unabhängiger, neutraler und leistungsstarker Energieeffizienzverband die Entwicklung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) sowie der Fernwärme- und Kälteversorgung aller Größenordnungen auf nationaler und internationaler Ebene.

Die Idee, Fernwärme in größerem Umfang und kommerziell zu nutzen, entstand gegen Ende des 19. Jahrhunderts. Durch die Verringerung der Anzahl der Feuerstätten in den Innenstädten wurde die Gefahr von Bränden gemindert und der Verschmutzung durch Kohle und Asche Einhalt geboten. Wesentlicher Gesichtspunkt ist die Möglichkeit, den Wirkungsgrad thermischer Kraftwerke zu erhöhen, indem man mittels sogenannter Kraft-Wärme-Kopplung Wärmeleistung zwischen den Turbinenstufen auskoppelt. Wasser ist mit seiner großen spezifischen Wärmekapazität besonders geeignet als Medium für den Wärmetransport. Im Bereich der Fernwärme wird es flüssig oder in Form von Dampf verwendet. In jüngerer Zeit werden jedoch Dampfnetze vermehrt durch Heißwassernetze ersetzt, da deren Betrieb unter anderem risikoärmer ist. Das Medium wird in wärmegedämmten Rohrleitungen in einem kontinuierlichen Kreislauf gefördert. Zur Vermeidung von Korrosionen und Härteausscheidungen auf den inneren Oberflächen der Rohre ist das verwendete Wasser im Kreislauf zumindest enthärtet.

Die Rohrleitungen von der Wärmequelle zu den Wärmesenken werden als Vorlauf, diejenigen von den Wärmesenken zurück zur Wärmequelle als Rücklauf bezeichnet.

Fernwärme-Pumpstation (Gammel Engineering)

 

Die in direktem Kontakt zum Medium stehenden Rohre werden als Mediumrohre bezeichnet. Je nach Mediumtemperatur, erforderlichem Durchfluss und statischen Erfordernissen kommen als Rohrleitungssysteme Kunststoffmantelverbundrohre, Stahlmantelrohre, Wickelfalzrohre und verschiedene flexible Rohrsysteme (Verbundrohrsysteme, Rohrsysteme ohne Verbund) zum Einsatz. Übliche Betriebstemperaturen für den Vorlauf in einem mit Heißwasser betriebenen Fernwärmenetz sind 80-130 °C bei einem Betriebsdruck von 1,6-2,5 MPa (16-25 Bar). In kleineren Fernwärmenetzen mit niedrigeren Vorlauftemperaturen von 70–90 °C wird auch mit geringeren Betriebsdrücken von 0,4–1,0 MPa (4–10 Bar) gearbeitet. Beim Verbraucher erfolgt die Wärmeübergabe mit Hilfe einer Übergabestation, der so genannten Kompaktstation, die aus verschiedenen Komponenten bestehen kann. In den meisten Fällen ist der Fernwärmekreislauf durch einen Wärmeübertrager hydraulisch vom Verbraucherkreislauf getrennt, in wenigen Fällen (Großverbraucher) wird der Fernwärmekreislauf direkt angekoppelt. Insbesondere bei modernen, hochwärmegedämmten Wohngebäuden orientiert sich die Auslegung der Übergabestation nicht primär am Heizwärmebedarf, sondern am Wärmebedarf für die Warmwasserbereitung. Bei der Warmwasserbereitung muss zur Vermeidung einer Kontamination der Warmwasseranlage mit Legionellen eine Warmwassertemperatur von mehr als 60 °C aufrechterhalten werden. Für die Warmwasserbereitung stehen je nach Bedarf drei Varianten zur Verfügung:

  • Beim Durchflusssystem wird das benötigte Warmwasser direkt im Wärmeüberträger der Übergabestation erwärmt. Dies erfordert einen entsprechend großen Wärmeüberträger mit entsprechend groß dimensioniertem Fernwärmeanschluss. Dafür ist das Risiko einer Kontaminierung mit Legionellen sehr gering und der Rücklauf des Fernwärmewassers wird auf ein niedriges Temperaturniveau abgesenkt. Das Durchflusssystem eignet sich für Abnehmer mit relativ gleichmäßigem Warmwasserbedarf und für Abnehmer mit ohnehin sehr geringer Fernwärmeanschlussleistung, da die Übergabestation im technisch sinnvollen Rahmen nicht beliebig klein ausgelegt werden kann.
  • Beim Speichersystem wird Wasser in einem Speicher erwärmt („der Speicher wird geladen“) und bei Bedarf aus diesem entnommen. Der Fernwärmeanschluss kann wesentlich kleiner ausgelegt werden. Dafür steigt das Risiko einer Kontaminierung mit Legionellen, was spezielle Schutzmaßnahmen (regelmäßige thermische Desinfektion) erfordert. Das Temperaturniveau des Rücklaufs des Fernwärmewassers kann ungünstigstenfalls bis fast auf die Temperatur im Warmwasserspeicher ansteigen, was einen ungünstigen Betriebszustand darstellt. Außerdem ist die verfügbare Warmwassermenge durch das Volumen des Speichers begrenzt. Nach Entnahme der verfügbaren Menge muss gewartet werden, bis der Speicher wieder geladen wurde. Nachteilig sind auch der zusätzliche Platzbedarf des Speichers und die Wärmeverluste des Speichers. Speichersysteme eignen sich für Abnehmer mit stark schwankendem Warmwasserbedarf wie etwa einzelne Wohnhäuser.
  • Das Speicher-Lade-System kombiniert das Durchflusssystem mit dem Speichersystem. Das enthaltene Durchflusssystem wird nur auf einen durchschnittlichen Warmwasserbedarf ausgelegt, der Fernwärmeanschluss kann somit kleiner als beim reinen Durchflusssystem ausgelegt werden. Spitzenlasten werden über einen Warmwasserspeicher abgedeckt, der in Schwachlastzeiten geladen wird.

Die Erzeugung von Fernwärme erfolgt üblicherweise in Heizkraftwerken mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), kleineren Blockheizkraftwerken, in Müllverbrennungsanlagen oder Fernheizwerken. Als Brennstoff werden Erdgas, Biogas, Öl, Holz und Holzprodukte, Solarthermie, Kohle sowie Müll in verschiedenen Zusammensetzungen und Aufbereitungsformen verwendet. In wenigen Ländern, z. B. in der Schweiz, wird Fernwärme auch aus Kernkraftwerken ausgekoppelt. In Island, aber auch in Mitteleuropa, wird Fernwärme in Geothermiekraftwerken erzeugt. In Skandinavien, aber auch in Teilen Deutschlands und Österreichs, wird Fernwärme auch mit solarthermischen Kraftwerken unterstützt und ist unter dem Begriff Solare Fernwärme bekannt. Fernwärme kann in Zeiten günstiger Strompreise (z.B. bei Leistungsspitzen von Sonnen- oder Windstrom, in denen die Erzeugung den Verbrauch überschreitet) auch mit Strom in einem Elektrodenheizkessel erzeugt werden. Diese in Dänemark verbreitete Technik wurde erstmals im Frühjahr 2013 in Deutschland von den Stadtwerken Flensburg realisiert. Soweit möglich wird auch die Abwärme von Industriebetrieben, zum Beispiel von Raffinerien oder Stahlwerken, als Wärmequelle genutzt.

Wegen des auch bei sehr guter Wärmedämmung nicht zu vermeidenden Wärmeverlustes über längere Strecken und des hohen Investitionsaufwandes für das Leitungssystem eignet sich Fernwärme nur bei dichter Bebauung. Fernwärmenetze weisen üblicherweise sternförmige Verteilstrukturen mit maximalen Leitungslängen im Bereich einiger 10 km auf.

Die größten deutschen Fernwärmenetze sind in Berlin, Hamburg und Mannheim zu finden. Flensburg gehört zu den Städten mit dem höchsten Marktanteil bei Fernwärme (>90 %). Vorbild für Flensburg waren diejenigen dänischen Städte an der Ostsee, die eine etwa gleiche Fernwärmedichte aufweisen.

Vorreiter bei der Erschließung von Neubaugebieten in kleineren Städten und Gemeinden war die Gemeinde Kaufering bei Landsberg am Lech. Bürgermeister Dr.Klaus Bühler hat mit Unterstützung seines Gemeinderats bereits im Jahr 1991 das Öko-Institut Freiburg mit der Erarbeitung eines integrierten Energiekonzeptes für das Neubaugebiet Kaufering Nord beauftragt. Wegweisend wurde der Mindest-Dämmstandard für die Wohnhäuser definiert und unter der Beratung der Gemeinde von den Bauherren umgesetzt. Die Ingenieurdienstleistungen für den Aufbau des Wärmenetzes und der Energiezentrale mit Kraft-Wärme-Koppelung mit Erdgas BHKW wurde Gammel Engineering übertragen. Das Energiemodell wurde fortgeschrieben und nach entsprechendem Ausbau der Fernwärme und Anbindung der Deutschland-Zentrale der Firma HILTI wurde ein Biomasse-Heizkraftwerk mit ORC-Technologie errichtet.

Weitere Referenzprojekte für Wärmenetze im ländlichen Raum sind

  • Zukunfts Energie Sauerlach
  • Biowärme Aichach
  • Biowärme Taufkirchen
  • Naturenergie Cham
  • Hartenstein
  • Naturenergie Hersbruck
  • Naturenergie Bad Gögging
  • Wärmeversorgung Arco / Moos
  • ..

Quellen :

Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Fernw%C3%A4rme

Gammel Engineering GmbH


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