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Gebäudeeignung für ein zentrales oder dezentrales Wärmeversorgungssystem

Betrachtet wurde der gesamte Wohngebäudebestand ohne Berücksichtigung der Nichtwohngebäude im Land Berlin. Es erfolgte eine Unterscheidung des Wohngebäudebestandes nach seiner potenziellen Eignung für ein zentrales oder dezentrales Wärmeversorgungssystem in zwei Szenarien: im Ur-Zustand sowie unter Annahme eines Modernisierungszustandes gemäß der Energieeinsparverordnung von 2014.

Wärmekataster Wärmebedarf Hamburg

Der Datensatz „Wärmebedarf“ des Wärmekatasters stellt den Nutzwärmebedarf (Abk.: NWB - Wärmebedarf für Heizung und Warmwasser) des Hamburger Gebäudebestandes in aggregierter Form dar. Der (Nutz-) Wärmebedarf des Hamburger Gebäudebestands wird auf Baublock-Ebene und auf Cluster-Ebene angezeigt. Zudem kann man zwischen zwei Sanierungsstufen wählen: 1. „Unsaniert“ impliziert einen Gebäudezustand, der keine wärmetechnischen Modernisierungen aufweist (abgesehen von einem einfachen Fenstertausch) 2. „Saniert“ nimmt eine konventionelle Sanierung aller Gebäude (nach ENEV 2014) an. Die Darstellung und Kategorisierung kann wie folgt gewählt werden: 1. Gesamtbedarf aller Wohn- und Nichtwohngebäude der Einheit Cluster oder Baublock; in Megawattstunden pro Jahr [MWh/a] 2. Spezifischer Wärmebedarf der Wohngebäude (Cluster); in Kilowattstunden pro Quadratmeter Nutzfläche und Jahr [kWh/m² a] 3. „Wärmedichte im Baublock“; Gesamtbedarf aller Wohn- und Nichtwohngebäude (wie Nr.1) dividiert durch die Grundfläche des jeweiligen Baublocks; in Kilowattstunden pro Quadratmeter Baublockgrundfläche und Jahr [kWh/m² a] Detaillierte Informationen können Sie dem Wärmekataster Handbuch entnehmen.

Wärmebedarf - Gemeinden

Modellierter jährlicher Wärmebedarf (Warmwasser und Raumwärme) aller Gebäude in den Gemeinden.

Wärmebedarf - 100m-Gitter

Modellierter jährlicher Wärmebedarf (Warmwasser und Raumwärme) aller Gebäude in der Hektar-Zelle.

Förderprogramm „Sachsen-Anhalt ÖFFIZIENZ“ Fördergegenstände innerhalb der Richtlinie Fördergegenstände innerhalb der Fördergrundsätze Zugangsvoraussetzungen Auswahlkriterien Einzureichende Unterlagen Beginn und Ende des Antragsverfahrens Dokumente

Kraftvoll für den Klimaschutz: Das Energieministerium hat den Startschuss für das neue Förderprogramm „Sachsen-Anhalt ÖFFIZIENZ“ gegeben. Unterstützt werden Investitionen zur Steigerung der Energieeffizienz in öffentlichen Gebäuden wie Kitas, Schulen, Sportstätten oder Kultureinrichtungen. Das Programm hat ein Volumen von knapp 89 Millionen Euro und wird aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) finanziert. Anträge können bis Ende Juni 2027 bei der Investitionsbank Sachsen-Anhalt (IB) gestellt werden. Gefördert werden investive Maßnahmen, die zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Einsparung von Energie in öffentlichen Nichtwohngebäuden sowie öffentlichen Infrastrukturen, die sich im Eigentum der öffentlichen Hand oder gemeinnütziger Organisationen befinden, welche dem Allgemeinwohl dienende Ziele verfolgen, führen. Zu den öffentlichen Nichtwohngebäuden und öffentlichen Infrastrukturen gehören: Kindertageseinrichtungen, Schulen einschließlich der dazugehörigen Sportstätten, Sportstätten und Schwimmbäder mit Nutzungszwecken für die breite Öffentlichkeit, das heißt überwiegend nichtschulischer Nutzung, kulturelle Einrichtungen, beschränkt auf Museen, Bibliotheken, Kunst- und Kulturzentren oder –stätten, Theater, Opernhäuser, Konzerthäuser, Denkmäler sowie historische Stätten und Gebäude mit dauerhafter kultureller Nutzung, anerkannte Einrichtungen der Erwachsenenbildung und Gebäude der öffentlichen Verwaltung. Förderfähige Maßnahmen sind: Gebäudebezogene Einzelmaßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz (zum Beispiel an Fassade, Dach, Fenstern, Türen, Toren, Heizanlage, Kühlanlage) und nicht gebäudebezogene Einzelmaßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz wie der Austausch ineffizienter technischer Anlagen und Aggregate, die Installation von Anlagen zur Wärmerückgewinnung und Abwärmenutzung oder Maßnahmen zur energetischen Prozessoptimierung. Gebäudebezogene Energieeffizienzmaßnahmen gemäß Punkt 1 können mit einer oder mehreren der folgenden Maßnahmen kombiniert werden: Installation von am Standort des Gebäudes befindlichen integrierten Anlagen zur Erzeugung von Strom, Wärme oder Kälte aus erneuerbaren Energiequellen wie Photovoltaikmodulen oder Wärmepumpen für den Eigenbedarf, Installation von Ausrüstung zur Speicherung der Energie, die von den am Standort des Gebäudes befindlichen Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie erzeugt wird. Die Speicherausrüstung muss mindestens 75 v. H. ihrer jährlichen Energie aus einer direkt angeschlossenen Anlage zur Erzeugung erneuerbarer Energie beziehen, Anbindung an ein energieeffizientes Fernwärme- und Fernkältesystem oder an ein energieeffizientes Fernwärmesystem oder an ein energieeffizientes Fernkältesystem und dazugehörige Ausrüstung, Installation von Ausrüstung für die Digitalisierung des Gebäudes insbesondere zur Steigerung seiner Intelligenzfähigkeit, einschließlich passiver gebäudeinterner Verkabelung oder strukturierter Verkabelung für Datennetze und des zugehörigen Teils der Breitbandinfrastruktur auf der Liegenschaft, zu der das Gebäude gehört, jedoch mit Ausnahme der für Datennetze bestimmten Verkabelung außerhalb der Liegenschaft und Investitionen in Gründächer und Ausrüstung für die Sammlung und Nutzung von Regenwasser am Standort des Gebäudes. Gefördert werden investive Maßnahmen, die zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Einsparung von Energie in Landesschulen und Landesschulinfrastrukturen und kulturellen Einrichtungen wie Museen, Bibliotheken, Kunst- und Kulturzentren oder –stätten, Theater, Opernhäuser, Konzerthäuser, Denkmäler und historische Stätten und Gebäude mit dauerhafter kultureller Nutzung führen. Förderfähige Maßnahmen sind: Gebäudebezogene Einzelmaßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz (zum Beispiel an Fassade, Dach, Fenstern, Türen, Toren, Heizanlage, Kühlanlage) und nicht gebäudebezogene Einzelmaßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz wie der Austausch ineffizienter technischer Anlagen und Aggregate, die Installation von Anlagen zur Wärmerückgewinnung und Abwärmenutzung oder Maßnahmen zur energetischen Prozessoptimierung. Gebäudebezogene Energieeffizienzmaßnahmen gemäß Punkt 1 der Aufzählung können mit einer oder mehreren der folgenden Maßnahmen kombiniert werden: Installation von am Standort des Gebäudes befindlichen integrierten Anlagen zur Erzeugung von Strom, Wärme oder Kälte aus erneuerbaren Energiequellen wie Photovoltaikmodulen oder Wärmepumpen für den Eigenbedarf, Installation von Ausrüstung zur Speicherung der Energie, die von den am Standort des Gebäudes befindlichen Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie erzeugt wird. Die Speicherausrüstung muss mindestens 75 v. H. ihrer jährlichen Energie aus einer direkt angeschlossenen Anlage zur Erzeugung erneuerbarer Energie beziehen, Anbindung an ein energieeffizientes Fernwärme- und Fernkältesystem oder an ein energieeffizientes Fernwärmesystem oder an ein energieeffizientes Fernkältesystem und dazugehörige Ausrüstung, Installation von Ausrüstung für die Digitalisierung des Gebäudes insbesondere zur Steigerung seiner Intelligenzfähigkeit, einschließlich passiver gebäudeinterner Verkabelung oder strukturierter Verkabelung für Datennetze und des zugehörigen Teils der Breitbandinfrastruktur auf der Liegenschaft, zu der das Gebäude gehört, jedoch mit Ausnahme der für Datennetze bestimmten Verkabelung außerhalb der Liegenschaft und Investitionen in Gründächer und Ausrüstung für die Sammlung und Nutzung von Regenwasser am Standort des Gebäudes. Die Zugangsvoraussetzungen ergeben sich aus: Der Richtlinie über die Gewährung von Zuwendungen zur Förderung von Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz und der Nutzung erneuerbarer Energien in öffentlichen Nichtwohngebäuden und öffentlichen Infrastrukturen und Den Fördergrundsätzen für vorhabenbezogene Zuweisungen zur Förderung von Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz und der Nutzung erneuerbarer Energien in öffentlichen Nichtwohngebäuden und öffentlichen Infrastrukturen. Antragsberechtigt innerhalb der Richtlinie sind: Gebietskörperschaften, Kommunale Zweckverbände, die der Kommunalaufsicht unterstehen, juristische Personen des öffentlichen Rechts, anerkannte Träger der freien Jugendhilfe als Eigentümer der Liegenschaft der Kindertageseinrichtung, Träger von Schulen in kommunaler Trägerschaft im Land Sachsen-Anhalt und die Träger von Schulen in freier Trägerschaft, die gemäß § 18 Abs. 1 und 2 des Schulgesetzes des Landes Sachsen-Anhalt (SchulG LSA) Finanzhilfen für Schulstandorte in Sachsen- Anhalt erhalten, juristische Personen des privaten Rechts, sofern die Kommune mit mehr als 50 v. H. beteiligt ist (zum Beispiel GmbH als kommunales Unternehmen, Eigenbetrieb), juristische Personen, die gemeinnützige Zwecke verfolgen (zum Beispiel gemeinnütziger Sport- oder Förderverein), juristische Personen des privaten Rechts, sofern sie Träger kultureller Einrichtungen sind und Träger der nach dem Erwachsenenbildungsgesetz Sachsen-Anhalt (EBG LSA) anerkannten Einrichtungen der Erwachsenenbildung. Antragsberechtigt innerhalb der Fördergrundsätze sind Einrichtungen in Trägerschaft des Landes Sachsen-Anhalt. Die Vorhabenauswahl erfolgt auf der Grundlage folgender Auswahlkriterien: Einbettung des Gebäudes in die Klima- und Nutzungsstrategie der Antragstellenden Prozentuale Endenergieeinsparung Fördereffizienz Einsatz erneuerbarer Energien oder naturbasierter Lösungen. Der Antrag und die Unterlagen sind formgebunden und elektronisch bei der Bewilligungsstelle, der Investitionsbank Sachsen-Anhalt einzureichen. Alle relevanten Informationen und ein Beratungsangebot sind hier zu finden: https://www.ib-sachsen-anhalt.de/oeffentliche-einrichtungen/umwelt-schuetzen/sachsen-anhalt-oeffizienz Anträge können ab sofort bis zum 30.06.2027 eingereicht werden.

Klimaschutz in Nichtwohngebäuden: Herausforderungen für soziale Einrichtungen

Soziale Einrichtungen nutzen einen großen Anteil der Nichtwohngebäude in Deutschland und sind damit ein wichtiger Klimaschutzakteur. Gleichzeitig bestehen für die energetische Sanierung ihrer Gebäude sowie für die Nutzung erneuerbarer Energien große Herausforderungen. Zu nennen sind insbesondere das in den Sozialgesetzbüchern verankerte Wirtschaftlichkeitsgebot, welches Investitionen in Klimaschutzmaßnahmen ausschließt, sofern diese zusätzliche Kosten verursachen. Ein weiteres Hemmnis ist die bestehende Finanzierungssystematik: Für Investitionen, die zu verringerten Betriebskosten führen, gibt es weder bei den Investoren noch bei den Betreibern einen (ökonomischen) Anreiz, da die Kostenträger für Investitionskosten und Betriebskosten unterschiedlich sind. Verstärkend kommen organisatorische Hemmnisse hinzu, wie eine kleinteilige Organisation der Sozialunternehmen, fehlendes ⁠ Klimaschutz ⁠-Know-How und eine mangelnde Datenlage zum Gebäudebestand. Eine weitere wesentliche Herausforderung sind die hohen Sanierungskosten. Abschätzungen weisen für die nächsten 20 Jahre allein für die Gebäude für Gesundheit und Pflege jährliche Kosten von 0,6 bis 1,2 Mrd. Euro (2022) an energiebedingten Mehrkosten bei der Sanierung aus. Um soziale Einrichtungen beim Klimaschutz zu unterstützen ist eine Änderung der Rahmen-bedingungen erforderlich, die auf der Basis weiterer Analysen konkretisiert werden sollten. Wichtige Fragen sind: Wie kann das Sozialrecht weiterentwickelt werden, so dass die Finanzierung und Umsetzung klimagerechter Maßnahmen ermöglicht wird? Welche Energiekosten-einsparungen stehen den Investitionskosten gegenüber und wie können diese den Einrichtungen bzw. den Trägern der Investitionskosten zugutekommen? Welche Anreiz- und Unterstützungsmaßnahmen brauchen einzelne Einrichtungen, um stärker im Klimaschutz aktiv zu werden? Veröffentlicht in Texte | 96/2024.

Wärmebedarfsdichte im Sanierungszustand

Die Karte zeigt den aggregierten Wärmebedarf (in MWh/a) von Wohn- und Nichtwohngebäuden im sanierten Zustand in einem Raster von 100 x 100 m. Industriegebäude sind dabei ausgeschlossen. Anhand der Daten lässt sich eine Erstabschätzung vornehmen, ob in verschiedenen Bereichen eine hohe Wärmebedarfsdichte vorliegt und damit die Erschließung eines Wärmenetzes sinnvoll ist.

Wärmebedarfsdichte im Ist-Zustand

Die Karte zeigt den aggregierten Wärmebedarf (in MWh/a) von Wohn- und Nichtwohngebäuden in einem Raster von 100 x 100 m. Industriegebäude sind dabei ausgeschlossen. Anhand der Daten lässt sich eine Erstabschätzung vornehmen, ob in verschiedenen Bereichen eine hohe Wärmebedarfsdichte vorliegt und damit die Erschließung eines Wärmenetzes sinnvoll ist.

Wohnfläche

Wohnfläche In Deutschland werden immer mehr und immer größere Wohnungen gebaut. Die beanspruchte Wohnfläche pro Person steigt in der Tendenz. Gründe liegen vor allem in der zunehmenden Zahl der Single-Haushalte und dem Anstieg der Wohnfläche mit zunehmendem Alter. Zahl der Wohnungen gestiegen Im Jahr 2023 gab es in Deutschland rund 43,7 Millionen (Mio.) Wohnungen in Wohn- und Nichtwohngebäuden, einschließlich Wohnheimen. Das waren rund 3,1 Mio. Wohnungen mehr als im Jahr 2011. Im gleichen Zeitraum stieg die tatsächlich genutzte Wohnfläche deutlich stärker um 8,8 % an. Grund dafür war auch die im Vergleich zu 2011 größere durchschnittliche Wohnfläche der Wohnungen im Bestand von 2023. Die Wohnfläche je Wohnung betrug 2023 im Durchschnitt 92,2 Quadratmeter (siehe Tab. „Wohnungen und Wohnfläche“). Da die meisten neuen Wohnungen in Neubauten entstehen, die zu einem erheblichen Teil in neu ausgewiesenen Baugebieten errichtet werden, zeigt sich das Wohnen als ein bedeutender Treiber der Flächenneuinanspruchnahme in Deutschland. Das Statistische Bundesamt definiert die Wohnfläche als die Fläche aller Wohn- und Schlafräume sowie aller Küchen und Nebenräume. Unberücksichtigt bleiben dabei die nicht zum Wohnen bestimmten Boden-, Keller- und Wirtschaftsräume. Außerdem wird die Wohnfläche in Leerständen nicht erfasst. Entwicklung von Bevölkerung und Wohnungsbestand in Bundesländern unterschiedlich Zwischen 2011 und 2022 nahm die Zahl der Wohnungen in Deutschland um 6,7 % zu, während die Bevölkerung im gleichen Zeitraum um rund 5,0 % wuchs. Hauptursache für den Bevölkerungszuwachs war die Zuwanderung der letzten Jahre. Die Entwicklung verlief unterschiedlich: Während in den meisten Bundesländern die Bevölkerung zunahm, schrumpfte sie in Sachsen-Anhalt (-4,0 %), Thüringen (-2,5 %) und im Saarland (-0,5%). Im gleichen Zeitraum stieg der Wohnungsbestand jedoch in allen Bundesländern, also auch in Thüringen (+3,2 %), im Saarland (+3,9 %) und in Sachsen-Anhalt (+1,1 %). Nur in Berlin und Hamburg wächst die Bevölkerung schneller als der Wohnungsbestand. In Hessen halten sich beide Wachstumsraten aktuell in etwa die Waage. Hingegen wächst in den anderen Ländern der Wohnungsbestand teils wesentlich schneller als die Bevölkerung (siehe Abb. „Bevölkerung und Wohnungsbestand in den Bundesländern 2011 bis 2022“). Wohnfläche pro Kopf gestiegen Die Wohnfläche pro Kopf nahm in Deutschland zwischen 2011 und 2023 von 46,1 Quadratmetern (m²) auf 47,5 m² zu. Ein Grund dafür ist die immer noch zunehmende Versorgung mit Eigenheimen und großen Wohnungen obwohl die Haushalte im Mittel immer kleiner und vor allem Ein-Personenhaushalte immer häufiger werden (siehe Abb. „Wohnfläche pro Kopf“). Wohnfläche pro Kopf in Ein-Personenhaushalten am größten Der Trend zu Haushalten mit weniger Personen führt dazu, dass die Bevölkerung insgesamt mehr Wohnfläche beansprucht. Im Jahr 2018 ( Mikrozensus Zusatzerhebung ) lag die Wohnfläche pro Kopf in Ein-Personenhaushalten mit 68 Quadratmetern (m²) um mehr als ein Drittel höher als die Wohnfläche pro Kopf in Zwei-Personenhaushalten mit 49 m². Die Mitglieder von Haushalten mit drei oder mehr Personen beanspruchten sogar nur eine durchschnittliche Fläche von 33 m². Ein wichtiger Grund für die geringere Wohnflächenbeanspruchung pro Person in Mehr-Personenhaushalten ist die gemeinsame Nutzung von Küche, Bad und Flur. Ältere Haushalte belegen viel Wohnraum Das zeigen Daten des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) und des Statistischen Bundesamtes. Der Grund dafür ist, dass Eltern nach Auszug der Kinder oft in der großen Familienwohnung bleiben. Vor allem Wohnungseigentümer sind wenig geneigt, nach der Familienphase in eine kleinere Wohnung zu ziehen. Laut Mikrozensus 2010 lebten in der Gruppe der über 65-jährigen 56 % im Wohneigentum. Zudem ist der Anteil älterer Haushalte, die im Eigentum wohnen, in den letzten Jahren stetig gestiegen, laut einer Studie des Instituts der deutschen Wirtschaft seit 2010 um ca. 5 %. Nach Angaben des BBSR belegte ein Ein-Personenhaushalt in der Altersgruppe über 75 Jahre im Jahr 1978 noch 55 Quadratmeter (m²), im Jahr 2010 waren es bereits rund 78 m². Die Wohnflächenbelegung junger Ein-Personenhaushalte ist hingegen seit 1978 – mit kleinen Schwankungen – nicht wesentlich gewachsen und blieb unter 50 m². Folgen der Flächennutzung durch Wohnen für die Umwelt Jeder bewohnte Quadratmeter Fläche in Gebäuden führt zu höherem Energieverbrauch, denn die Fläche wird beleuchtet, beheizt, mit Bodenbelag versehen und möbliert, muss gereinigt und instandgehalten werden. Dies führt zu erhöhtem Energie- und Ressourcenverbrauch und ggf. Schadstoffemissionen. Haushalte und ihre Mitglieder belegen nicht nur Wohnfläche innerhalb von Gebäuden, sondern ihnen ist allein oder anteilig auch die Grundstücksfläche, auf der das Wohngebäude steht, zuzurechnen. Hinzu kommt weitere Bodenfläche außerhalb des Wohngrundstücks, zum Beispiel die Fläche für Erschließungsstraßen oder andere Infrastrukturen, wie Abwasserbeseitigungsanlagen oder Spiel-, Sport- und Grünflächen, die dem Wohnen dienen. Jede Nutzung von Bodenflächen durch den Menschen hat mehr oder weniger große Auswirkungen auf die Umwelt. Das gilt auch für die Nutzung durch Siedlungsflächen und dadurch bedingt für die Flächen der Verkehrsinfrastruktur. Irreversibel wird etwa in die Fläche eingegriffen, wenn natürliche Bodenstrukturen und -funktionen zum Beispiel durch Überbauung und Versiegelung zerstört werden. Ziel muss es sein, knappe Fläche nachhaltig und umweltschonend, ökonomisch effizient und sozial gerecht mit Rücksicht auf künftige Generationen zu nutzen.

Erneuerbare Wärme

Umweltwärme und Wärmepumpen Abwärme Solarthermie Photovoltaisch-Thermische (PVT) Module Oberflächennahe Geothermie Eisspeicher Biomasse Biogas / Bio-Methan Die neuen Generationen von Wärmenetzen ermöglichen es, Wärme aus der Umgebung für die Versorgung von Gebäuden nutzbar zu machen, die für konventionelle Wärmenetze der älteren Generationen nicht erschlossen werden konnte. Schlüsseltechnologie, um diese Wärmequellen zu nutzen, ist die Wärmepumpe. Das grundlegende Funktionsprinzip einer Wärmepumpe ähnelt einem Kühlschrank, nur, dass der thermodynamische Kreisprozess in die umgekehrte Richtung läuft. Während im Kühlschrank die Wärme aus dem Inneren abgeführt und an die Umgebung übertragen wird, entzieht die Wärmepumpe einer Wärmequelle Energie und hebt diese, angetrieben meist durch Elektrizität, auf ein höheres Temperaturniveau, sodass sie zum Heizen genutzt werden kann. Die Wärmepumpe besteht aus einem geschlossenen Kreislauf, in dem ein Kältemittel zirkuliert und einen thermodynamischen Kreisprozess durchläuft. Die wesentlichen Komponenten einer Wärmepumpe sind Verdampfer, Verdichter, Kondensator und Drosselventil. Der Verdampfer ist ein Wärmeübertrager, in dem die Wärme der externen Wärmequelle an das Kältemittel in der Wärmepumpe übergeht, wodurch dieses verdampft. Durch den Verdichter wird der Druck des nun gasförmigen Kältemittels erhöht. Dadurch kommt es auch zu einer Erhöhung der Temperatur des Kältemittels. Diese muss oberhalb der zu erreichenden Heiztemperatur liegen, damit es im Kondensator, einem weiteren Wärmeübertrager, zur Abgabe der Wärme an das Heizwasser kommt. Durch die Wärmeabgabe kondensiert das Kältemittel im Kondensator und liegt wieder flüssig vor. Der Kondensator wird daher auch oft als Verflüssiger bezeichnet. Das Drosselventil reduziert den Druck des Kältemittels, wodurch die Temperatur weiter abfällt und der Kreisprozess mit Wiedereintritt in den Verdampfer von vorn beginnen kann. Zu den möglichen Wärmequellen zählen unter anderem Außenluft, Oberflächengewässer und Grundwasser sowie die oberen Schichten des Erdreichs (oberflächennahe Geothermie). Entsprechend kommen folgende Wärmepumpen-Typen zum Einsatz: Luft-Wasser-WP; Außenluft oder Abluft einer technischen Anlage Sole-Wasser-WP; Erdkollektoren und -sonden, PVT, Eisspeicher, etc Wasser-Wasser-WP; Grundwasser, Flusswasser, Abwasser, Kühlwasser Weiterführende Informationen Umweltbundesamt Bundesverband Wärmepumpe zur grundlegenden Funktionsweise von Wärmepumpen Bundesverband Wärmepumpe zur Rolle von Wärmepumpen in Nah- und Fernwärmenetzen Abwärme ist Wärme, die als Nebenprodukt in einem Prozess entsteht, dessen Hauptziel die Erzeugung eines Produktes, die Erbringung einer Dienstleistung oder eine Energieumwandlung ist, und ungenutzt an die Umwelt abgeführt werden müsste . Kann die Abwärme nicht durch eine Optimierung der Prozesse, bei denen sie entsteht, vermieden werden, wird sie als unvermeidbare Abwärme bezeichnet. Aus Effizienzgründen sollte eine hierarchisierte Verwendung mit Abwärme angestrebt werden: 1. Verfahrensoptimierung/ Vermeidung, 2. prozess- bzw. anlageninterne Nutzung, 3. betriebsinterne Nutzung, 4. außerbetriebliche Nutzung. Je nach Temperaturniveau der Abwärme lässt sie sich für unterschiedliche Zwecke nutzen. Abwärme kann bei ausreichend hohen Temperaturen direkt in Fern- und Nahwärmenetze eingespeist werden oder über Wärmepumpen auf das benötigte Temperaturniveau angehoben werden. Bei niedrigen Temperaturen ist die Nutzung in LowEx- oder teilweise auch kalten Nahwärmenetzen möglich. Unvermeidbare und damit extern nutzbare Abwärme fällt typischerweise in Industrieprozessen an. Aber auch die Abwärme von Kälteanlagen, die beispielsweise zur Kühlung von Rechenzentren oder großer Büro- und anderer Nichtwohngebäude genutzt werden, lässt sich sinnvoll in Wärmenetzen nutzen. Abwasserwärme ist eine weitere übliche Abwärmequelle in urbanen Gebieten, die ganzjährig eine Temperatur zwischen etwa 12 °C und 20 °C aufweist. Sie eignet sich daher besonders für die Nutzung als Wärmequelle für Wärmepumpen oder in kalten Netzen. Eine Herausforderung bei der Nutzung von unvermeidbarer Abwärme können Schwankungen im Wärmeangebot sein. So fällt Abwärme von Kälteanlagen zur Büroklimatisierung hauptsächlich im Sommer an und auch Abwärme aus Industrieprozessen kann z.B. bedingt durch Produktionszyklen volatil sein. Hier ist in der Detailplanung des Nahwärmenetzes darauf zu achten, dass ein unregelmäßiges Abwärmeangebot durch entsprechende Speicher oder andere, regenerative Quellen ausgeglichen werden kann. Weiterführende Informationen Informationen rund um Abwasserwärme der Berliner Wasserbetriebe Analyse zum Abwärmepotenzial der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt Die Einstrahlung der Sonne kann zur direkten Erwärmung eines Wärmeträgermediums genutzt werden. Diese Umwandlung von Sonnenenergie in thermische Energie über Kollektoren wird Solarthermie genannt. Dabei kommen hauptsächlich Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren zum Einsatz. Bei Flachkollektoren sind Kupferrohre in eine verglaste Absorberebene eingelassen. Vakuumröhrenkollektoren zeichnen sich durch einzelne, parallele und vakuumierte Glasröhren aus, in denen das Heizrohr mit Absorber verläuft. In den Kollektoren strömt in der Regel ein Wasser-Glykol-Gemisch, auch Sole, Solarflüssigkeit oder Wärmeträgerflüssigkeit genannt. Das beigemischte Glykol dient als Frostschutz, um bei geringer Einstrahlung und Außentemperatur ein Einfrieren im Winter zu verhindern. Mit Vakuumröhrenkollektoren können höhere Temperaturen und damit höhere Erträge pro Kollektorfläche erzielt werden. Besondere Bauformen besitzen auch Parabolspiegel, die das Sonnenlicht stärker auf die Absorber konzentrieren. Auch Systeme, die Wasser statt Sole führen, werden eingesetzt. Der Vorteil besteht in der höheren Wärmekapazität von Wasser gegenüber Sole, wodurch höhere Erträge und Temperaturen erzielt werden können. In wasserführenden Systemen findet im Winter bei fehlender Einstrahlung in regelmäßigen Abständen eine Zwangsumwälzung des Wassers statt, wodurch ein Einfrieren des Wärmeträgermediums in den Rohren vermieden wird. Mit einem Jahresertrag pro benötigte Grundfläche von 150 kWhth/(m²*a), ist die durchschnittliche Flächeneffizienz von ST-Anlagen beispielsweise um den Faktor 30 höher als die von Biomasseheizwerken bei der Verwendung von Holz aus Kurzumtriebsplantagen. In den letzten Jahren werden Solarthermie-Projekte zur Einspeisung in großstädtische Wärmenetze verstärkt umgesetzt. Bei der Einbindung von Solarthermischen Anlagen in Wärmenetze bietet sich sowohl die zentrale als auch die dezentrale Variante an. Zentrale Systeme speisen am Standort des Hauptwärmeerzeugers oft in einen vorhandenen Wärmespeicher ein. Dazu wird die Wärme von der Anlage über ein separates Rohrsystem zu der Heizzentrale geführt. Zu beachten: Im Sommer kann eine solarthermische Anlage die Deckung der gesamten Wärmelast übernehmen und je nach Auslegung auch einen Wärmespeicher füllen. Im Winter wird in der Regel ein weiterer Wärmeerzeuger eingesetzt, da Leistung und Wärmemenge aus der Solaranlage oft nicht ausreichen. Die Solarthermie kann in Wärmenetzen in Konkurrenz zu Grundlastquellen oder -Erzeugern stehen, z.B. Abwärme, Biomasse oder Blockheizkraftwerk (BHKW) und so den Bedarf an nötigem Wärmespeichervolumen erhöhen Eine Nutzung als Wärmequelle in kalten Netzen gestaltet sich schwierig, da die Sommertemperaturen zu hoch sind Weiterführende Informationen Solarthermie Wärmenetze PVT-Kollektoren sind ein Spezialfall der Sonnenenergienutzung. Sie kombinieren Photovoltaikzellen und solarthermische Kollektoren, um so Wärme und Strom in einem Modul zu erzeugen. Die verfügbare Dachfläche wird so optimal ausgenutzt. Die Kollektoren bestehen aus einem PV-Modul und einem rückseitig montiertem Wärmeübertrager. Dadurch, dass zeitgleich zur Stromerzeugung Wärme abgeführt wird, entsteht ein Kühleffekt, der zu einem höheren Stromertrag führt, da die Effizienz von PV-Modulen temperaturabhängig ist. PVT-Module gibt es in mehreren Varianten, die sich vor allem durch das Temperaturniveau der erzeugten Wärme unterscheiden. Für die Erzeugung hoher Temperaturen wird der Wärmeübertrager vollständig mit Wärmedämmung eingehaust. Dadurch geht jedoch der stromertragssteigernde Kühleffekt an den PV-Zellen verloren, sodass diese Module vor allem zur Erzeugung von Prozesswärme eingesetzt werden. Als Wärmequelle für Wärmepumpen in Nahwärmenetzen eignen sich daher vor allem ungedämmte sogenannte unabgedeckte PVT-Kollektoren, bei denen die Rohre des Wärmeübertragers mit zusätzlichen Leitblechen für einen Wärmeübergang aus der Luft optimiert sind. Diese liefern ganzjährig Energie, die beispielsweise direkt in ein kaltes Nahwärmenetz eingespeist werden kann. Weiterführende Informationen Informationen zu PVT-Modulen und Wärmepumpen im Rahmen des Forschungsprojektes integraTE Verwendung von PVT-Modulen im degewo Zukunftshaus In den oberen Erdschichten folgt die Bodentemperatur der Außenlufttemperatur. Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur an und ist ab ca. 15 m unter Gelände Oberkante nahezu konstant. Die Wärme aus dem Erdreich kann über verschiedene horizontale und vertikale Erdwärmeübertrager oder auch Grundwasserbrunnen gewonnen und als Wärmequelle für Wärmepumpen genutzt werden. Horizontale Erdwärmeübertrager werden Erdkollektoren genannt. Es handelt sich hierbei um Rohrregister, üblicherweise aus Kunststoff, die horizontal oder schräg, spiral-, schrauben- oder schneckenförmig in den oberen fünf Metern des Untergrundes verlegt werden. Bei der häufigsten Nutzung der Erdwärme werden Erdsonden – meist Doppel-U-Rohrleitungen in vertikalen Tiefenbohrungen bis 100 m verwendet. Ab Tiefen über 100 m gilt Bergbaurecht, womit komplexere Genehmigungsverfahren verbunden sind, die eine Nutzung in kleinen, dezentralen Netzen in der Regel ausschließen. Perspektivisch wird durch das 4. Bürokratieentlastungsgesetz voraussichtlich die oberflächennahe Geothermie bis 400 m nicht mehr unter das Bergrecht fallen. Es können mehrere Sonden zu einer Anlage vereint werden. Hierbei ist durch einen ausreichenden Abstand der Sonden untereinander eine gegenseitige Beeinflussung auszuschließen. Auch zu benachbarten Grundstücken muss ein entsprechender Abstand gewahrt bleiben. In Erdwärmeübertragern wird ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, Sole genannt, verwendet, da die Temperatur der Sole auch unter 0 °C fallen kann. Aufgrund des Einsatz Wassergefährdender Stoffe und weil der Eingriff in den Wärmehaushalt nach geltendem Recht eine Gewässernutzung darstellt, ist für Erdwärmesonden im Allgemeinen und Erdwärmekollektoren, die weniger als 1 m über dem höchsten Grundwasserstand verlegt werden, in Berlin eine wasserbehördliche Erlaubnis erforderlich. Als Alternative zu Erdsondenanlagen kommen bei größeren Anlagen auch Grundwasserbrunnen in Frage, bei denen über zwei Bohrungen die im Grundwasser enthaltene Wärme genutzt wird. Dabei dient eine Bohrung der Entnahme und eine weitere der Rückspeisung des entnommenen Wassers. Die Eignung des örtlichen Grundwasserleiters für eine Wärmeanwendung muss im konkreten Einzelfall geprüft werden. Für eng bebaute Gebiete eignet sich auch ein Koaxialsystem in Form eines Grundwasserzirkulationsbrunnens, welcher aus nur einer Bohrung besteht. Weiterführende Informationen Informationen und Anforderungen zur Erdwärmenutzung in Berlin Energieatlas mit geothermischen Potenzialen Informationen zur oberflächennahen Geothermie Beim Phasenübergang von flüssig zu fest gibt Wasser bei konstantem Temperaturniveau Energie in Form von Wärme ab. Diese Wärme, die allein bei der Aggregatzustandsänderung transportiert wird, wird als latente Wärme bezeichnet. Bezogen auf die Masse von 1 kg handelt es sich um die Erstarrungsenthalpie eines Stoffes, die bei Wasser in etwa der Energiemenge entspricht, die auch benötigt wird, um dasselbe 1 kg Wasser von 0 °C auf 80 °C zu erwärmen. Zu- oder abgeführte Wärme, die eine Temperaturveränderung bewirkt, wird als sensible Wärme bezeichnet. In Eisspeichern wird eine Wassermenge, z.B. in einer unterirdischen Betonzisterne durch Wärmeentzug vereist. Dazu strömt ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, Sole genannt, mit geringerer Temperatur als dem Gefrierpunkt von Wasser durch Rohrspiralen im Speicher. Durch den Temperaturgradienten kommt es zum Wärmetransport zwischen dem erstarrenden Wasser in der Betonzisterne und der Sole in den Rohrspiralen. Die latente Wärme aus dem Phasenübergang des Wassers wird an die Sole übertragen, welche sich dadurch erwärmt. Die erwärmte Sole dient wiederum einer Wärmepumpe als Wärmequelle. Am Verdampfer der Wärmepumpe gibt die Sole die Wärme wieder ab und kann anschließend erneut Wärme aus dem Eisspeicher aufnehmen. Durch Kombination mit Solarkollektoren kann die Effizienz der Anlage erhöht werden, wenn die damit gewonnene thermische Energie zur Regeneration des Eisspeichers genutzt wird. Weiterführende Informationen Informationen zu Eisspeichern Funktion und Kosten von Eisspeichern im Überblick Bei der Wärmebereitstellung durch Biomasse kommen in der Regel Anlagen zum Einsatz, in denen holzartige Biomasse verfeuert wird. Hierfür gibt es verschiedene Brennstoffe, die sich in Qualität und Kosten z.T. deutlich unterscheiden. Holzpellets sind kleine hochstandardisierte Presslinge mit einer Länge von 2-5 cm, die in unter anderem aus Resten der Holzverarbeitung gepresst werden. Ihr Einsatz in Pelletkessel ist hoch automatisiert und damit nur wenig störanfällig. Dennoch sind jährlich kleinere Arbeiten durch z.B. Ascheaustragung o.ä. erforderlich. Zudem ist eine entsprechende Lagerhaltung in einem sogenannten Bunker inkl. Fördersystem erforderlich. Der Einsatz von Holzhackschnitzeln ist etwas arbeitsaufwändiger, da sowohl Brennstoff als auch das Gesamtsystem zur Wärmeversorgung weniger automatisierbar ist. Die Beschaffung des etwa bis zu 10 cm großen, mechanisch zerkleinerten Holzpartikel ist deutlich günstiger und sie können zudem auch in außenliegenden, überdachten Lagerbereichen oder Wirtschaftsgebäuden gelagert werden. Jedoch bestehen größere Anforderungen an die Einbringtechnik und den Betrieb einer Feuerungsanlage. Durch den gröberen Brennstoff, unterschiedliche Brennstoffqualitäten und Ascheaustrag, kann es gegenüber einem Pelletkessel zu häufigerem Arbeitsaufwand kommen, sodass regelmäßige Präsenzzeiten zur Betreuung erforderlich sind. Des Weiteren kann zur Verteilung des Brennstoffes auch schweres Arbeitsgerät vor Ort erforderlich werden. Neben einer reinen Verbrennung der Holzbrennstoffe kann in einem Vergaser auch Holzgas aus der Biomasse gewonnen werden, um diese anschließend in einem speziellen BHKW in Wärme und Strom umzuwandeln. Holz als Brennstoff ist ein vergleichsweise günstiger und preisstabiler Brennstoff, der jedoch einen gewissen Arbeitsaufwand mit sich bringt. Hierbei sind auch die gegenüber der Verbrennung von gasförmigen Energieträgern erhöhten Staubanteile im Abgas zu beachten, welche im urbanen Bereich stärkere Anforderungen an die Abgasreinigung und Ascheentsorgung mit sich bringen. Auch ist bei der Verwendung von nicht lokal verfügbarer Biomasse ein umfangreicher Logistikaufwand zu betreiben, was zu mehr Verkehr auf den Straßen und einer zusätzlichen Belastung durch Emissionen führt. Ebenso ist bei der Abwägung, ob die Wärme für ein Nahwärmenetz mit Holz erzeugt werden soll, zu berücksichtigen, dass Holz nur bedingt als „klimaneutral“ bezeichnet werden kann. Die Verbrennung setzt neben Feinstaub auch Treibhausgase wie CO 2 und Methan frei. Die Annahme, dass die Wärmeerzeugung mit Holz klimaneutral ist, setzt eine nachhaltige Waldbewirtschaftung voraus, bei der mindestens genauso viel Kohlenstoff durch das Wachstum neuer Bäume gebunden wird, wie durch die Verbrennung von Holz freigesetzt wird. Wird Holz aus nicht nachhaltiger Waldbewirtschaftung (beispielsweise der Abholzung von Urwäldern) für die Wärmeerzeugung verwendet, dann fällt die Bilanz der Umweltauswirkungen negativ aus. Eine stärkere Reduktion von Treibhausgasen kann zudem erreicht werden, wenn das Holz für langlebige Produkte (beispielsweise als Bauholz) verwendet wird, da der Kohlenstoff dann dem natürlichen Kreislauf auf längere Zeit entzogen wird und nicht als CO 2 in die Atmosphäre gelangt. Empfehlenswert für die Wärmeerzeugung ist daher vor allem Restholz aus Produktionsprozessen, das nicht für andere Nutzungen geeignet ist, sowie Altholz, das am Ende der Nutzungskaskade angekommen ist. Die Qualität von Holzbrennstoffen lässt sich verschiedenen Normen in Güteklassen einteilen. Hierfür dient bspw. die DIN EN ISO 17225 oder das DINplus-Zertifizierungsprogramm, um Vergleichbarkeiten zu ermöglichen und eine entsprechende Brennstoffqualität sicherzustellen. Des Weiteren sollten Nachweise über die Herkunft der Biomasse bei den Lieferanten angefragt werden, um möglichst regionale Produkte zu nutzen. Die Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt hat zu den Potenzialen von Biomasse in Berlin eine Untersuchung durchführen lassen, deren Ergebnisse hier einzusehen sind: Biomasse . Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie beim Bundesumweltministerium: BMUV: Klimaauswirkungen von Heizen mit Holz sowie beim Umweltbundesamt: Heizen mit Holz . Weiterführende Informationen Hackschnitzel: Qualität und Normen FNR – Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Für die Wärmeerzeugung aus Biogas existieren regionale unterschiedliche Möglichkeiten. Im ländlichen Raum kann häufig direkt Biogas aus Gärprozessen aus der Landwirtschaft verwendet werden. Abfallstoffe wie z.B. Gülle können dafür genutzt werden, wie auch eigens dafür angebaute Energiepflanzen. Die Verwendung von Anbaubiomasse zur Produktion von Biogas steht jedoch in starker Kritik und kann ebenso wie die Produktion von flüssigen Energieträgern auf die Formel ‚Tank oder Teller‘ reduziert werden. Daher wurde mit den letzten Novellen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) die Nutzung von Anbaubiomasse zu Biogasproduktion immer weiter eingeschränkt (Stichwort ‚Maisdeckel‘). Biogas kann vor Ort genutzt und in Wärme und Strom umgewandelt und verbraucht bzw. über ein kleines Nahwärmenetz verteilt werden. Für eine Einspeisung in das Erdgasnetz ist eine Methan-Aufbereitung des Gases erforderlich. In Berlin besteht die Möglichkeit, ein Biogas- bzw. Biomethanprodukt eines beliebigen Lieferanten aus dem öffentlichen Gasnetz zu beziehen. Dieses Biomethan ist in der Regel aufbereitetes Biogas, z.B. aus Reststoffen oder Kläranlagen, welches in das Netz an einem anderen Verknüpfungspunkt eingespeist wird. Vor Ort zur (Strom- und) Wärmeerzeugung wird dann bilanzielles Biomethan eingesetzt – ähnlich dem Bezug von Ökostrom aus dem öffentlichen Versorgungsnetz. Der tatsächliche Anteil von Biomethan im Erdgasnetz entsprach im Jahr 2022 lediglich etwa 1 %. Bei dem Kauf gibt es entsprechende Nachweiszertifikate (z.B. “Grünes Gas Label” – Label der Umweltverbände oder TÜV) der Anbieter. Die Umsetzung in Wärme (und Strom) erfolgt dann klassisch über Verbrennungstechnologien wie Gaskessel oder BHKW.

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