Energiekonzept Kalte Fernwärme im ländlichen Raum

Einführung Die Kalte Fernwärme kann ihr Potential besonders in städtischen Quartieren ausspielen, wo z.B. in Betrieben „Sowieso-Wärme” entsteht und eingebunden werden kann. Die Möglichkeiten sind da so vielfältig wie die bestehenden Strukturen.

Hier soll aber gezeigt werden, dass mit Kalter Fernwärme auch Siedlungen im ländlichen Raum auf einen effizienten Umgang mit erneuerbarer Energie umgestellt werden können. Ich möchte damit verhindern, dass dort Millionengräber durch den Bau von Standard-Fernwärme entstehen, bei denen zwar auf „erneuerbar” umgestellt, der Energieverbrauch dabei aber verdoppelt wird und nach wenigen Jahren das große Erwachen kommt, wenn z.B. die Hackschnitzel, bzw. dann die Pellets eingeführt werden müssen, weil sie heimisch nicht mehr ausreichend zur Verfügung stehen.

Beispiel Szenario
Es gibt eine Siedlung mit ca. 20 Ein- und Mehrfamilienhäusern am Rande eines Dorfes in dem noch ein oder zwei Bauern wirtschaften. In einer Entfernung von 200 bis 500 Metern gibt es weitere 20 Gebäude, die angeschlossen werden können. Ein junger Landwirt will sich ein zweites (drittes oder viertes) Standbein schaffen indem er die benachbarten Siedlungen (Bestand: Häuser 20 bis 70 Jahre alt, zum Teil nicht energetisch saniert) mit kostengünstiger Wärme versorgt.

Ziel bei den versorgten Häusern
- einfache Technik, z.B. Sole-Wärmepumpe mit Hygienespeicher
- keine Einschränkung von Eigeninitiative, wie z.B. PV-Anlage, Holzzusatzheizung u.ä.
- preiswerte Versorgung auch bei älteren und größeren Gebäuden (Vorlauf bis 65°C)
- einfache Kühlung im Sommer möglich

Heizzentrale (Wärmeerzeugung und Wärmemanagement)
- Grundlast Heizperiode: KWK mit Hackschnitzeln, z.B. Hargassner (Strom und Wärme)
- Spitzenlast Winter: Hackschnitzelkessel mit Brennwertnutzung
- Luft-Wärmepumpe zur Wärmeerzeugung mit Überschussstrom
- Großwärmespeicher: runder Betonspeicher >400 cbm (= Keller der Heizzentrale)
- Versorgung der Siedlung per Kalter Fernwärme (12°C bis 15°C)
- PV-Anlage mit Stromspeicher (Ausgleich Stromspitzen, kostengünstiger Strom aus 70%-Regelung)

Ringleitung Einstrang
- nicht gedämmtes Rohr DN200 (wie bei der Trinkwasserversorgung)
- parallel bzw. kombiniert mit dem Abwasserkanal (Nutzung von Restwärme)
- Fließrichtung festgelegt durch Venturi-Düsen (wenig Pumpenergie notwendig)
- optional 2 oder 3 Einspritzleitungen zur Temperaturkorrektur auf der Strecke

Fernleitung Zweistrang
- Vorlauf gedämmt DN50 zur Zumischung zum Vorlauf beim ersten Haus
- Rücklauf nicht gedämmt DN200
- Fließrichtung festgelegt durch Venturi-Düsen


Wärmeübergabe und Kosten
Der Betreiber der Kalten Fernwärme wird den potentiellen Wärmeabnehmern Angebote machen wie sich ihre Kosten im Vergleich zur Bestandsanlage (z.B. Heizöl) zusammensetzen und entwickeln werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten für die Schnittstelle der Abrechnung. Hier erklärt am Beispiel einer Bestands-Ölheizung mit Verbrauch 2.100 Liter pro Jahr:
2.100 l Heizöl: ca. 20.000 kWh = 20 MWh Nutzenergie, Kosten Heizöl (Anfang 2026): 2.000,- €/a
plus Kaminkehrer, Wartung usw. 500 €/a ==> gesamt 2.500 €/a

Hinweis: 20.000 kWh Wärme erzeugt eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl 5 aus:
4.000 kWh Strom und 16.000 kWh aus der Wärmequelle (15°C).
Die Leistungszahl 5 wird hier in der Regel leicht erreicht bzw. deutlich überschritten,
d.h. weniger Strombedarf, mehr Energie aus der Wärmequelle.

a) Wärmeübergabe nach der Wärmepumpe (WP im Eigentum des Fernwärmebetreibers)
Das entspricht der Abrechnung wie bei der Standard-Fernwärme nach der Übergabestation.
Der Betreiber ist damit auch verantwortlich für die ordnungsgemäße Funktion der WP.
Leistungspreis: Bereitstellung max. 10 kW x 30,- €/kW*a = 300,- €
Arbeitspreis: 20 MWh x 90,- €/MWh = 1.800,- €
Wartung WP, Grundgebühr und Messpreis: 400,- €
gesamt: 300 + 1.800 + 400 = 2.500 €/a

b) Wärme- und Strom ab Ringleitung (WP in Eigentum und Verantwortung des Wärmekunden)
Leistungspreis: Bereitstellung max. 8 kW x 30,- €/kW*a = 240,- €
Arbeitspreis Wärme: 16 MWh x 50,- €/MWh = 800,- €
Arbeitspreis Strom: 4.000 kWh x 0,25 ct/kWh = 1.000,- €
Grundgebühr und Messpreis: 300,- €
gesamt: 240 + 800 + 1.000 + 300 = 2.340 €/a

Bei diesem System könnte der Kunde die WP auch mit Strom aus dem öffentlichen Stromnetz, evtl. in Verbindung mit einer PV-Anlage betreiben. Besonders bei den zu erwartenden Preissteigerungen wird er dabei in Zukunft aber wohl keinen Vorteil haben.

Wie entsteht das Sparpotential?
Wenn man bei der Standard-Fernwärme die Nutzenergie beim Wärmeabnehmer, die mit dem Wärmemengenzähler erfasst wird, mit 100 % annimmt, dann muss wegen der Verluste in den Fernwärmeleitungen noch etwa 40 bis 80 % mehr an Wärme im Heizwerk erzeugt werden. Gleichzeitig wird auch noch einiges an Strom verbraucht um die Wärme zum Kunden zu bringen. Die Differenzdruckpumpen laufen ja das ganze Jahr unabhängig von der Wärmeabnahme.
Ich gehe mal davon aus, dass etwa 160% Wärme mit ca. 90°C erzeugt werden muss damit 100% beim Wärmeabnehmer ankommen. Nachdem Holzhackschnitzel heute noch relativ günstig und in der Region verfügbar sind macht man sich darüber wenig Gedanken. Nah- und Fernwärme mit Hackgut kann wirtschaftlich mit anderen Heizsystemen konkurrieren und ist zusätzlich als „erneuerbar” eingestuft. Dass schon jetzt mehr Holz dafür verbraucht wird als in der Region nachwächst, fällt noch nicht auf. Bei zukünftigen Investitionen sollte aber auch auf den sparsamen Umgang mit der Resource Holz geachtet werden.

Bei der Kalten Fernwärme wird prinzipbedingt schon mal die Hälfte der zu erzeugenden Wärme eingespart. Die Wärmeleitungen haben bei dem niedrigen Temperaturniveau kaum Verluste und die Wärmepumpe gibt noch einen Beitrag aus dem Strom (Kompressorantrieb) dazu.
Wenn man von einer JAZ (Jahresarbeitszahl) der Wärmepumpe von 5,0 ausgeht, die hier locker erreicht wird, dann stellt sich das folgendermaßen dar:
Arbeitszahl von 5,0 bedeutet: mit einer Kilowattstunde (kWh) Strom macht die WP 5,0 kWh Wärme,
d.h. 20% der Wärme kommt vom Strom und 80% aus der Fernleitung.
Also:
Standardfernwärme: Energie aus dem Holz ca. 160% + ca. 3% - 5% Strom
Kalte Fernwärme:    Energie aus dem Holz ca.   80% + ca. 20% Strom

Wenn auch der Strom für die Wärmepumpen aus Holz und PV erzeugt wird bleibt die Wertschöpfung in der Region und landesweit spart man sich Netzausbau und Reservekraftwerke.

Auch wenn im ländlichen Raum wenig „Sowieso-Wärme” (Abwärme von Betrieben, Servern, usw.) auf dem Weg liegt gibt es trotzdem viele Einsparmöglichkeiten:
(1) Wegen der niedrigen Temperatur in den Wärmeleitungen lässt sich der Brennwertnutzen aus den Abgasen voll ausschöpfen.
Sowohl die KWK als auch der Spitzenlastkessel können bis zu 15% mehr Nutzenergie aus den Hackschnitzeln generieren.
(2) Sobald die Sonne scheint können Luft-Wärmepumpen in der Heizzentrale mit PV-Überschussstrom (70%-Regelung) einen Teil der Wärmeerzeugung übernehmen, im Sommer die gesamte Erzeugung. Die Sonne scheint auch in der kalten Jahreszeit und die niedrige Vorlauftemperatur lässt die Luft-WP immer mit hohen Arbeitszahlen laufen. Hier können auch die Luft-WP zum Einsatz kommen, die evtl. von Wärmekunden abgelöst wurden, wenn sie an die Kalte Fernwärme angeschlossen haben.
(3) Eine Wirkungsgradsteigerung der PV-Anlage lässt sich erreichen durch die Ansaugung der Luft für die Luft-WP unter den Solarmodulen und der damit verbundenen Kühlung.
(4) Fernwärmeleitungen parallel zu Abwasserleitungen verlegen um deren Restwärme mitzunehmen.
(5) evtl. gibt es Kühlanlagen bei den Wärmeabnehmern. Diese können leicht integriert werden.

Bei geschickter Wärmeführung wird man den Spitzenlastkessel nur an wenigen Wochen brauchen, hauptsächlich im Dezember und im Januar. Die KWK (Hargassner) mit 60 kW Wärme und 20 kW Strom-Erzeugung wird ca. von Mitte November bis Mitte Februar durchlaufen und mit Hilfe eines Stromspeichers und der PV-Anlage fast alle Wärmepumpen im System versorgen können. Das entlastet auch das öffentliche Stromnetz, das in dieser Zeit noch sehr viel fossilen Strom verteilt. Ca. ein halbes Jahr muss kein Holz verbrannt werden und das System arbeitet mit PV-Strom und Luft-Wärmepumpen um die Netztemperaturen zu halten, die für die Warmwasserbereitung auch im Sommer noch benötigt werden. Wenn die Kalte Fernwärme verstärkt zur Kühlung eingesetzt wird ist darauf zu achten, dass die obere Temperaturgrenze in den Fernleitungen nicht überschritten wird. Mit den verschiedensten Maßnahmen erreicht man, dass im Vergleich zur Standard-Fernwärme nicht nur die Hälfte, sondern nur ein Drittel, evtl. nur ein Viertel des Primärenergie-Einsatzes (Holz) benötigt wird. Und die Systemkosten liegen nur ca. 10% bis 15% über denen der Standard-Fernwärme. Eine Amortisierung lässt sich viel schneller erreichen und die Kosten für die Wärmeabnehmer bleiben konstant, während sie bei anderen Systemen immer schneller steigen werden.

Keine Gewährleistung auf Preise und Prognosen. Jeder Betreiber muss das für sein System selber durchrechnen.
Nicht berücksichtigt ist hier die Förderung. Mit diesem Glücksspiel muss sich jeder Betreiber selber befassen.