Die deutschen Nah- und Fernwärmenetze versorgen auf einer Gesamtlänge von mehr als 25.000 Kilometern Millionen von Menschen mit komfortabler Raumwärme und Warmwasser in Wohn- und Arbeitsräumen. Wärmenetze der neuesten Generation, die sogenannten „Wärmenetze 4.0“, erzielen dank vergleichsweise niedriger Temperaturen eine besonders hohe Effizienz bei geringen Verlusten. UHRIG erklärt, was effiziente Wärmenetze auszeichnet.

Effizienzgewinn durch zentrale Wärmeversorgung

Wärmenetze dienen der günstigen Versorgung mehrerer Gebäude mit Wärme zum Heizen sowie für die Warmwasserbereitung. Die benötigte Wärme wird dabei zentral in einem Heizwerk produziert und anschließend über Rohrleitungen an die angeschlossenen Verbraucher verteilt. So lässt sich dieselbe Wärmemenge effizienter und mit geringerem Rohstoffeinsatz realisieren, als wenn jeder Verbraucher einen eigenen Heizkessel betreiben müsste.

Die Idee der zentralen Wärmeversorgung ist dabei nicht neu. Bereits im 14. Jahrhundert existierte in der französischen Stadt Chaudes-Aigues ein Wärmenetz, das die Häuser der Stadt mit warmem Thermalwasser versorgte. Die ersten Wärmenetze mit zentralem Heizwerk entstanden in den 1880er Jahren in den USA. Ab den 1920ern verbreiteten sie sich auch in Europa. Wurde zunächst noch Wasserdampf und etwas später heißes Wasser mit über 100° C als Wärmeträger verwendet, gelang es ab den 1970er Jahren, die Temperaturen der transportierten Wärme abzusenken. Ermöglicht wurde dies einerseits durch eine bessere Isolation der Leitungsrohre, andererseits aber auch durch eine verbesserte Heizungstechnik, die es ermöglichte, mit niedrigeren Temperaturen zu arbeiten. Im Zuge dieser Weiterentwicklung stieg die Energieeffizienz der Wärmenetze, weil immer weniger Wärme ungenutzt verlorenging.

Heute befinden sich die Wärmenetze am Beginn der vierten Evolutionsstufe, welche geprägt ist von den Anforderungen des Klimaschutzes und dem damit einhergehenden Streben nach immer größerer Energieeffizienz. Moderne, energetisch sanierte Gebäude, in denen Niedertemperatur- und Flächenheizungen oft mit Vorlauftemperaturen von weniger als 50° C arbeiten, werden versorgt durch Wärmenetze, in denen Wasser mit einer Temperatur zwischen 30 und 70° C fließt. Dies spart Energie auf zweifache Weise: Zum einen muss das Heizwerk weniger Wärme erzeugen. Zum anderen geht auf dem Transportweg auch weniger Wärme verloren. Stammt die Wärme zudem aus nachhaltigen Quellen und werden zum Beispiel Erdwärme, Abwärme aus der Industrie oder auch die im Abwasser vorhandene thermische Energie genutzt, wird das System noch umwelt- und klimafreundlicher. Auch Mehrleitersysteme, in denen unterschiedliche Abnehmer Wärme auf verschiedenen Temperaturniveaus beziehen, steigern die Energieeffizienz der Wärmenetze 4.0.

 

Wie lassen sich Wärmenetze effizient gestalten?

Um ein Wärmenetz besonders effizient zu gestalten, sind mehrere Punkte zu beachten. Zunächst darf die Distanz, über die die Wärme transportiert wird, nicht zu groß sein. Die meisten Wärmenetze sind nur wenige Kilometer lang, denn es gilt: Je weiter die Wärme transportiert werden muss, umso mehr Energie geht unterwegs verloren.

Zudem sollte die benötigte Temperatur möglichst gering sein. Denn je weniger Wärme das Heizwerk produzieren muss, desto weniger Rohstoffe und Energie müssen dafür logischerweise zum Einsatz kommen. Das gilt sowohl für die herkömmliche Wärmeerzeugung, zum Beispiel mit Erdgas, als auch für den Einsatz von Wärmepumpen. Denn sie brauchen ebenfalls Strom. Je niedriger zudem die Temperatur der Wärme im Leitungsrohr ist, desto weniger Wärme kann unterwegs verlorengehen. Um den Wärmebedarf zu senken, sind Maßnahmen wie eine gute Wärmeisolation der versorgten Gebäude und der Einsatz von Niedertemperaturheizungen und Flächenheizungen (z. B. Fußbodenheizungen) sinnvoll.

Auch der Einsatz einer umweltfreundlichen und klimaverträglichen Wärmequelle trägt zur Energieeffizienz maßgeblich bei. Elektrische Wärmepumpen, die Wärme zum Beispiel aus dem Erdreich, einem warmen Grundwasservorkommen oder sogar aus Abwasser gewinnen können, geben ein Vielfaches der als Strom investierten Energie in Form von Wärme zurück. Moderne Abwasserwärmepumpen liefern dank der Energierückgewinnung pro eingesetzter Kilowattstunde Strom häufig vier oder mehr Kilowattstunden Wärmeenergie. Stammt der Strom zudem aus erneuerbaren Energien, sind sie sogar klimaneutral. Wird Abwärme wirtschaftlich genutzt und in ein effizientes Wärmenetz eingebunden, kann eine staatliche Förderung entsprechend des Gebäude-Energie-Gesetzes (GEG) erfolgen.

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