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Erneuerbare Energien Wo die Wärmewende schon funktioniert

Grünstrom, produziert mit Sonne und Wind – klar, kennen wir. Aber grüne Wärme? Ist immer noch die Ausnahme. Wenn Deutschland aber seine Klimaziele erreichen will, braucht es eine Wärmewende. Pioniere zeigen, wie das gehen könnte.

Solar Quelle: obs

Manchmal findet sich die Avantgarde nicht in den Metropolen, sondern in der Provinz. So wie in dem Städtchen Crailsheim, auf halbem Wege zwischen Nürnberg und Stuttgart gelegen. Dort arbeiten die lokalen Stadtwerke seit Jahren daran, Wärme grün zu machen – sie mit erneuerbarer Energie zu erzeugen statt wie bisher mit Gas, Öl oder Kohle.

Schon jetzt heizen rund 1500 Menschen im Wohngebiet Hirtenwiesen ihre Häuser mit Sonnenenergie. In einer zweiten Ausbaustufe, finanziert mit Bundes- und Landesmitteln, sollen sich bald 2000 Einwohner zur Hälfte mit grüner Wärme versorgen können. Den Rest trägt ein effizientes Blockheizkraftwerk bei, das Erdgas verbrennt, um Wärme und Strom zu erzeugen.

Manchmal findet sich die Avantgarde nicht in den Metropolen, sondern in der Provinz. So wie in dem Städtchen Crailsheim, auf halbem Wege zwischen Nürnberg und Stuttgart gelegen. Dort arbeiten die lokalen Stadtwerke seit Jahren daran, Wärme grün zu machen – sie mit erneuerbarer Energie zu erzeugen statt wie bisher mit Gas, Öl oder Kohle.

Schon jetzt heizen rund 1500 Menschen im Wohngebiet Hirtenwiesen ihre Häuser mit Sonnenenergie. In einer zweiten Ausbaustufe, finanziert mit Bundes- und Landesmitteln, sollen sich bald 2000 Einwohner zur Hälfte mit grüner Wärme versorgen können. Den Rest trägt ein effizientes Blockheizkraftwerk bei, das Erdgas verbrennt, um Wärme und Strom zu erzeugen.

Sommerwärme für den Winter sparen

Rückgrat des Systems sind Solarkollektoren auf einem Lärmschutzwall sowie auf den Hausdächern, die zusammen die Fläche eines Fußballfeldes bedecken. Sie erwärmen Wasser, das wiederum zwei riesige Kessel mit mehr als einer halben Million Liter Fassungsvermögen zwischenspeichern. Und per Fernwärmenetz die Wohnungen versorgen. Sind sie voll, strömt das heiße Wasser über 80 Rohre in den Untergrund, wo es in 60 Meter Tiefe Gestein erhitzt. So lässt sich die Sonnenwärme bis in den Winter retten.

Die besten Techniken zum Verwenden und Speichern von Solarstrom

Technisch ist das System in Crailsheim spektakulär – mehr erneuerbare Sonnenwärme nutzt kaum eine Siedlung weltweit. Und es zeigt zudem: Es ist effizienter, ganze Wohngebiete und Stadtteile mit Wärme zu beliefern, als wenn jedes Eigenheim eine Burg sein will, die sich selbst versorgt. Vor allem auch deshalb, weil die Sonne schließlich nicht der einzige Wärmelieferant ist. Auch Erdwärme, Abluft aus Räumen und Hitze aus Fabriken und Raffinerien liefern einen immer größeren Teil der Energie für Zehntausende Haushalte. Ihnen allen ist gemeinsam: Sie produzieren fast kein Kohlendioxid und tragen so nicht zum Klimawandel bei. Sie sind damit sehr viel sauberer als die fossilen Energieträger, mit denen wir immer noch zu mehr als 90 Prozent die Wärme in Wohnungen erzeugen.

Ein gigantisches Potenzial

Das alles weiß auch die Politik. „Die Energiewende wird nur gelingen, wenn wir die Wärmewende in den Griff bekommen“, erklärt Bundesumweltministerin Barbara Hendricks (SPD). Deshalb will auch Sigmar Gabriel (SPD), Hendricks’ Kollege im Wirtschaftsministerium, jetzt den Umbau beschleunigen.

Seit dem 1. April fördert er Haushalte, Unternehmen und Kommunen, die bei der Wärmeversorgung auf die Kraft aus Sonne, Biomasse oder Erdwärme setzen. Mehr als 300 Millionen Euro stehen für die Projekte pro Jahr bereit. Das ist ein Anfang, im Vergleich zu der Förderung für Dämmung und neue Heizungen von jährlich insgesamt zwei Milliarden Euro eher bescheiden.

Fünf Wege in die Unabhängigkeit
Haus mit Solarzellen auf dem Dach Quelle: obs
Fotovoltaik Wärmepumpe Batterie Windrad Schema im Haus
Fotovoltaik Wärmepumpe Batterie Schema Haus
Sonnenkollektor Fotovoltaik Batterie Schema Haus
Kollektor Fotovoltaik Batterie Blockheizkraftwerk Schema Haus
Brennstoffzelle Schema Haus

Nachfrage gibt es ohne Zweifel, denn in Deutschland hat die erneuerbare Wärme gigantisches Potenzial. In einer groß angelegten Studie kam Hans-Martin Henning, Forscher am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg ISE, zu dem Schluss: „Strom und Wärme lassen sich in Deutschland zu 100 Prozent mit erneuerbaren Energien erzeugen.“ Erdgas und Heizöl müssten nicht mehr importiert werden – die rund 50 Milliarden Euro, die pro Jahr die Deutschen für ihre Wärmeversorgung ausgeben, blieben im Land. Der Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid würde kräftig sinken.

Dass dies keine bloße Theorie ist, zeigt eine Reise zu den Pionieren der deutschen Wärmewende: zu Stadtwerken, Großunternehmen und kleinen Ingenieurbüros.

Wärme aus Kanalisation und Co.

Lange galt Fernwärme, die heute Millionen Haushalte versorgt, unter Experten als alter Hut, der technische Neuerungen in den Privathäusern verhindert. Vor allem Umweltschützer geißelten die Technik, weil die Wärme aus Großkraftwerken stammt, die Kohle oder Erdgas verbrennen. Die Abwärme aus den Kesseln erhitzt Wasser auf bis zu 130 Grad Celsius, das – teilweise in Form von Dampf – durch kilometerlange Leitungen zu den Abnehmern gelangt. Das ist zwar viel effizienter als die reine Stromerzeugung, aber ganz klimafreundlich eben auch nicht.

Doch das ändert sich gerade, und die Fernwärme erlebt so eine regelrechte Renaissance, erklärt Werner Lutsch, Geschäftsführer vom Energieeffizienzverband für Wärme, Kälte und KWK, einem Branchenzusammenschluss.

Einer der Vorreiter ist die Stadt München. Dort heizen schon knapp 200.000 Haushalte mit Fernwärme. In den kommenden Jahren sollen 70.000 weitere hinzukommen. 200 Millionen Euro lassen sich die Stadtwerke den Ausbau kosten. Bisher liefern vor allem Gas- und Kohlekraftwerke per Kraft-Wärme-Kopplung die Energie.

Heißes Wasser aus der Tiefe

Das soll sich ändern. Unter München befindet sich in einer Tiefe von 2000 bis 3000 Metern ein Heißwasservorkommen mit Temperaturen von rund 100 Grad Celsius – ein riesiger Vorrat an umweltfreundlicher Energie. Pumpen holen das Wasser an die Oberfläche, wo Wärmetauscher die Energie in das Netz leiten. Zwei Geothermiekraftwerke betreiben die Stadtwerke schon, eines ist im Bau. Für Stadtwerke-Chef Florian Bieberbach ist es der „Auftakt zur Umsetzung unserer Fernwärmevision“. Denn 16 weitere Kraftwerke könnten folgen, wie Untersuchungen des Untergrundes ergeben haben. Da Erdwärme nicht den gesamten Bedarf decken wird, ergänzt künftig vor allem Biogas den Energiemix. 2040 soll die Fernwärme in München vollständig grün sein.

Aber nicht nur München will seine Fernwärme umweltfreundlicher machen. Schon jetzt gewinnt Ulm mehr als die Hälfte seiner Wärme aus Biomasse. Die Stadtwerke in Karlsruhe wollen ab 2016 rund 40.000 Haushalte mit Wärme aus einer Raffinerie versorgen. Die verpuffte bisher in die Luft. In Aachen nutzen die Stadtwerke in einem Pilotprojekt Abwärme aus dem Abwasser. Laut der Deutschen Bundesstiftung Umwelt könnte diese Form der Energie zwei bis vier Millionen Wohnungen in Deutschland versorgen.

Solarstrom für den Hausgebrauch
Sonne im GlasDie Bürger von Schilda wollten das Sonnenlicht einst mit Eimern einfangen und damit ihr fensterloses Rathaus erleuchten – so eine der Sagen von Till Eulenspiegel. Mit diesem umdisponierten Einmachglas wird das Märchen endlich wahr: Einfach das Behältnis in die Sonne stellen und abends den Deckel verschließen – schon erstrahlt feines Solarlicht. Das Geheimnis: Das Glas enthält Solarzellen und einen Akku, dessen Strom eine Leuchtdiode fünf Stunden aufleuchten lässt. Sun in a Jar Quelle: Presse
Doppel-Pack für den HybridWeil gleich zwei Solarquellen die Batterie des C-Max Solar Energi von Ford mit Elektronen auffüllen, soll der Plug-in-Hybrid mit Verbrennungsmotor ganz ohne Kabel und Stecker auskommen. Er lädt sozusagen während der Fahrt – sofern die Sonne scheint. Das Konzeptfahrzeug hat zum einen klassische Siliziumzellen auf dem Dach. Zum anderen ist es mit sogenannten Konzentratorzellen bestückt, die das Sonnenlicht wie ein Brennglas bündeln. Das soll die Ladegeschwindigkeit verachtfachen. C-MAX Hybrid Energi Quelle: Presse
Paddelboot für FauleLass mal die Sonne ran! Kann sich sagen, wer mit einem Elektro-Kajak von Klepper auf Flüssen und Seen unterwegs ist. Zwei Solarmodule mit zusammen 60 Watt Leistung treiben das Boot bei Sonnenschein mit Paddelgeschwindigkeit lautlos voran. Sobald der Fahrer selbst die Paddel ins Wasser sticht, laden die Zellen einen Akku. Dann hat er Strom für Handy, GPS und Zeltbeleuchtung zum Nulltarif. Klepper Falt Solarantrieb für E-Kajaks
Solarhandy gegen NomophobieEs soll Menschen geben, die sich vor nichts mehr fürchten als auch nur eine Minute nicht erreichbar zu sein. Nomophobia (No-Mobile-Phone-Phobia) heißt das Phänomen in Fachkreisen. Den Geplagten kann geholfen werden, verspricht das Schweizer Unternehmen Tag Heuer - eigentlich bekannt für Luxusuhren. Es will im Juli ein Handy auf den Markt bringen, dessen im Display integrierte transparente Solarzelle genug Strom produzieren soll, um das Mobiltelefon allzeit auf Empfang zu halten. Das Laden funktioniert angeblich auch bei Kunstlicht. TAG Heuer Meridiist Quelle: Presse
Strom zum AufstellenKeine Steckdose in Reichweite? Macht nichts! Der mobile Solar-Kiosk Cubox des österreichischen Anbieters HBT Energietechnik versorgt sich selbst mit Strom – am Strand, auf dem Golfplatz, in der Fußgängerzone oder bei der Party im eigenen Garten. Die Zellen produzieren genügend Energie, um den schicken Hingucker zu illuminieren und das Bier zu kühlen. cubox.at Quelle: Presse
Schaufelrad auf dem DachÜber die Dächer unserer Städte und Dörfer streicht, außer bei Windstille, ein beständiger Luftstrom – besonders intensiv über die glatte Oberfläche von Solarmodulen. Die LWS Systems aus Mecklenburg-Vorpommern hat eine Strömungsturbine entwickelt, die ihn über Schaufeln auffängt und in elektrische Energie umwandelt. Die Hybridtechnik hebt die Energieausbeute auf dem Dach; sie ist genehmigungsfrei. www.lws-systems.com/windmodule Quelle: Presse
Heizen mit EisDie Hybridkollektoren des Lörracher Unternehmens Consolar am Bodensee zapfen nicht nur die Sonne als Wärmespender für Dusche und Heizung an. Sie entziehen auch der Luft Wärme und speichern diese in Verbindung mit einer Wärmepumpe in einem Speicher. Ein Teil der Energie wird zu Eis gefroren. Taut das Eis wieder zu Wasser auf, wird besonders viel Energie frei. Dank dieses Effekts fasst der Eis-Wasserspeicher acht Mal mehr Energie als konventionelle Wasserspeicher gleicher Größe. Consolar Solaera Quelle: Presse

Fernwärme durch Windenergie

Die Stadtwerke Flensburg heizen wiederum Wasser für die Fernwärme teilweise mit Windstrom in einem riesigen Kessel auf. Vor allem, wenn es zu sehr weht und die Betreiber ihre Windparks abregeln müssen, ist das System attraktiv – denn dann gibt es die Kilowatts fast umsonst. Bis zu sechs Stunden kann der Grünstrom so Flensburger Wohnungen heizen.

Fernwärme ist zudem sehr effizient: Im Vergleich mit Gasbrennwertkesseln in jedem einzelnen Haus oder jeder Wohnung spart sie zwischen 20 und 30 Prozent Energie, wie eine Untersuchung des dänischen Heiztechnikanbieters Danfoss ergab.

Siedlungen - Konzert der Energieträger

Aber nicht überall ist die Versorgung mit Fernwärme möglich. Laut einer Untersuchung der Universität Stuttgart lassen sich theoretisch 25 Prozent der deutschen Haushalte anschließen – heute sind es rund 13 Prozent. Ein Problem für die Wärmewende ist das nicht unbedingt, denn findige Ingenieure und Unternehmen entwickeln derzeit Alternativen.

Dabei geht es nicht ganz ohne die Kraft-Wärme-Kopplung. So zum Beispiel in Regensburg. Dort entsteht derzeit auf dem Gelände einer ehemaligen Zuckerfabrik ein neues Stadtviertel namens Candis, in dem schon 800 Menschen wohnen. Ihre Wohnungen versorgen zwei Blockheizkraftwerke (BHKWs), die der in Eschborn ansässige Wärmedienstleister Techem für 3,5 Millionen Euro errichtet hat.

Normalerweise laufen die BHKWs mit herkömmlichem Erdgas. Aber Techem kauft für die Anlagen Biomethan von Landwirten aus Brandenburg und Sachsen. Die Wärme aus dem grünen Gas ist für die Bewohner nicht teurer im Vergleich zu privaten Gasbrennthermen. Techem-CEO Hans-Lothar Schäfer ist überzeugt: „Die BHKW-Lösung ist für sehr viele der rund drei Millionen Mehrfamilienhäuser attraktiv.“

Mit welchen Energieträgern Wohnungen in Deutschland geheizt werden

Naturschützer warnen vor einer "Vermaisung" der Landschaft

Da die lokalen Gaskraftwerke neben Wärme auch Strom liefern, kommen sie auf fabelhafte Effizienzwerte. Die BHKWs im Candis-Viertel liefern rund 85 Prozent der im Biomethan enthaltenen Energie als Strom und Wärme beim Kunden ab. Kraftwerke, die nur die eine oder andere Energieform erzeugen, erreichen dagegen meist nur Werte von 35 bis 40 Prozent.

Um den gesamten Erdgasbedarf in Deutschland mit Biomethan zu ersetzen, reichen die Anbauflächen für Energiepflanzen aber nicht – schon heute warnen Naturschützer vor einer „Vermaisung“ der Landschaften.

„Wir brauchen künftig alle Arten der Erneuerbaren, um die fossilen Energieträger im Bereich der Wärmeversorgung zu ersetzen“, sagt Dirk Mangold, der das Steinbeis Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige thermische Energiesysteme in Stuttgart leitet. Im Klartext: Die Wärmewende geht nur im Konzert von Biogas, Sonnenenergie, Erd- und Abwärme.

An einer Lösung, um schnell große Mengen Solarenergie in den Wärmemarkt zu integrieren, arbeitet Elmar Bollin, Professor für Solartechnik und Leiter der Forschungsgruppe Nachhaltige Energietechnik an der Hochschule Offenburg. Er plädiert dafür, Sonnenenergie vor allem zu nutzen, um warmes Wasser für Dusche und Bad zu erzeugen.

Die Anlagen sind immer ausgelastet

Der Vorteil: Warmwasser brauchen die Bewohner das ganze Jahr, die Anlagen sind immer voll ausgelastet. „In diesem Bereich ist die Solarthermie jetzt schon wirtschaftlich und marktreif“, sagt Bollin. Vor allem Gebäude mit hohem Wasserverbrauch wie Hotels, Hospitäler, Wohnheime oder große Wohnsiedlungen bieten sich für solch eine Versorgung an. Das von der Sonne in den Solarkollektoren erwärmte Wasser fließt dabei vorgewärmt in die Trinkwasserspeicher, wo Erdgas oder Strom es bei Bedarf weiter erhitzen. Der zusätzliche Energieaufwand, um das Wasser auf Nutztemperatur zu bringen, ist gering.

Zwischen acht und zehn Cent pro Kilowattstunde kostet die Solarwärme derzeit. Die rund 100 Großanlagen in Deutschland seien aber alle „handgeschnitzt“, sagt Bollin. Die Kosten ließen sich noch deutlich senken. Wärme aus Erdgas kostet derzeit rund sechs Cent pro Kilowattstunde.

Abschied von der Dämmwut

Ideen für die Wärmewende lassen sich in Neubauprojekten einfach umsetzen. Komplizierter wird es im Altbaubestand mit seinen gewachsenen Strukturen – in denen aber der Nachholbedarf besonders groß ist. Laut einer Erhebung der Deutschen Energie-Agentur (Dena) verbrauchen nicht modernisierte Altbauten in Deutschland 75 Prozent der Wärmeenergie.

Das lässt den Berliner Architekten Taco Holthuizen nicht ruhen. Er arbeitet seit Jahren an Hybridsystemen, die auch Mehrfamilienhäuser mit erneuerbarer Wärme versorgen können; auch in dem für Mieter vergleichsweise günstigen Altbaubestand. Derzeit katapultiert Holthuizen mit seinem Büro eZeit Ingenieure in Berlin 400 Wohnungen einer Siedlung aus den Dreißiger- und Sechzigerjahren in das Wärmewende-Zeitalter. Sie sollen sich fast vollkommen mit regenerativen Energien versorgen. Mehr als 100 Wohnungen sind schon modernisiert.

Strom mit Strom erzeugen

Früher benötigten die Mieter pro Quadratmeter umgerechnet 200 Kilowattstunden Strom für Heizung und Warmwasser. Mittlerweile sind es weniger als 30.

Das System basiert auf mehreren Säulen. So erhitzen Solarthermieanlagen auf den Dächern das Wasser, das dann teilweise in Erdspeicher fließt. Das Besondere des eTank genannten Speichers: Beton isoliert ihn nur nach oben und an den Seiten. Nach unten kann die Wärme ins Erdreich strömen und es quasi unendlich aufheizen. Zusätzlich nutzt das System in der Erde enthaltene Wärme, um Wasser zu erhitzen. Elektrisch betriebene Wärmepumpen schießen weitere Energie zu. Den Strom liefert bei Sonnenschein eine Solaranlage.

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Aus einer Kilowattstunde Antriebsstrom für die Wärmepumpen erzeugt das System rund sechs Kilowattstunden Wärmeenergie. Zur Solaranlage und dem Speicher kommt ein weiterer, ungewöhnlicher Energielieferant: die Luft in den Wohnungen. „Die Temperatur in den Räumen beträgt 21 Grad, eine bessere Wärmequelle gibt es nicht“, schwärmt Holthuizen. Jeder Mensch, Computer, Lampen, die durch die Fenster scheinende Sonne lieferten Energie. „Die können wir günstig und konstant das ganze Jahr nutzen, zugleich werden die Wohnungen mit Frischluft versorgt.“

Die Wärme aus der Abluft liefert in den Häusern bis zu einem Drittel der Heizenergie. In einem Passivhaus können es bis zu 50 Prozent sein. Ein von Holthuizen umgebautes Fitnessstudio bezieht die Energie für die Warmwassererzeugung komplett aus der Abluft.

Dämmung nicht zwingend nötig

Gedämmt hat Holthuizen in der Siedlung nur wenig. „Wenn wir ganz viel saubere Energie zur Verfügung haben und es in den Wohnungen mit wenig Dämmung behaglich ist, warum sollte ich dann die Häuser noch dicker einpacken?“, fragt er.

Aber nicht nur die Umwelt profitiert von dem ausgeklügelten System. Ohne Berücksichtigung der staatlichen Förderung hat die energetisch optimierte Sanierung pro Gebäude 180.000 Euro zusätzlich gekostet. Innerhalb von zehn Jahren sinken aber die Energie- und Finanzierungskosten unter anderem dank zinsvergünstigter Kredite für das Gebäude um bis zu 500.000 Euro – die Investition lohnt sich also für den Vermieter genauso wie für den Mieter. Daher steigen auch die Warmmieten für die Bewohner einer 32 Quadratmeterwohnung nach der Sanierung nur von 254 Euro auf 264 Euro.

Das Beispiel Berlin zeigt: Die Wärmewende funktioniert – und sie muss nicht einmal teuer sein.

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Rückgrat des Systems sind Solarkollektoren auf einem Lärmschutzwall sowie auf den Hausdächern, die zusammen die Fläche eines Fußballfeldes bedecken. Sie erwärmen Wasser, das wiederum zwei riesige Kessel mit mehr als einer halben Million Liter Fassungsvermögen zwischenspeichern. Und per Fernwärmenetz die Wohnungen versorgen. Sind sie voll, strömt das heiße Wasser über 80 Rohre in den Untergrund, wo es in 60 Meter Tiefe Gestein erhitzt. So lässt sich die Sonnenwärme bis in den Winter retten.

Technisch ist das System in Crailsheim spektakulär – mehr erneuerbare Sonnenwärme nutzt kaum eine Siedlung weltweit. Und es zeigt zudem: Es ist effizienter, ganze Wohngebiete und Stadtteile mit Wärme zu beliefern, als wenn jedes Eigenheim eine Burg sein will, die sich selbst versorgt. Vor allem auch deshalb, weil die Sonne schließlich nicht der einzige Wärmelieferant ist. Auch Erdwärme, Abluft aus Räumen und Hitze aus Fabriken und Raffinerien liefern einen immer größeren Teil der Energie für Zehntausende Haushalte. Ihnen allen ist gemeinsam: Sie produzieren fast kein Kohlendioxid und tragen so nicht zum Klimawandel bei. Sie sind damit sehr viel sauberer als die fossilen Energieträger, mit denen wir immer noch zu mehr als 90 Prozent die Wärme in Wohnungen erzeugen.

Ein gigantisches Potenzial

Das alles weiß auch die Politik. „Die Energiewende wird nur gelingen, wenn wir die Wärmewende in den Griff bekommen“, erklärt Bundesumweltministerin Barbara Hendricks (SPD). Deshalb will auch Sigmar Gabriel (SPD), Hendricks’ Kollege im Wirtschaftsministerium, jetzt den Umbau beschleunigen.

Seit dem 1. April fördert er Haushalte, Unternehmen und Kommunen, die bei der Wärmeversorgung auf die Kraft aus Sonne, Biomasse oder Erdwärme setzen. Mehr als 300 Millionen Euro stehen für die Projekte pro Jahr bereit. Das ist ein Anfang, im Vergleich zu der Förderung für Dämmung und neue Heizungen von jährlich insgesamt zwei Milliarden Euro eher bescheiden.

Nachfrage gibt es ohne Zweifel, denn in Deutschland hat die erneuerbare Wärme gigantisches Potenzial. In einer groß angelegten Studie kam Hans-Martin Henning, Forscher am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg ISE, zu dem Schluss: „Strom und Wärme lassen sich in Deutschland zu 100 Prozent mit erneuerbaren Energien erzeugen.“ Erdgas und Heizöl müssten nicht mehr importiert werden – die rund 50 Milliarden Euro, die pro Jahr die Deutschen für ihre Wärmeversorgung ausgeben, blieben im Land. Der Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid würde kräftig sinken.

Dass dies keine bloße Theorie ist, zeigt eine Reise zu den Pionieren der deutschen Wärmewende: zu Stadtwerken, Großunternehmen und kleinen Ingenieurbüros.

Wärme aus Kanalisation und Co.

Lange galt Fernwärme, die heute Millionen Haushalte versorgt, unter Experten als alter Hut, der technische Neuerungen in den Privathäusern verhindert. Vor allem Umweltschützer geißelten die Technik, weil die Wärme aus Großkraftwerken stammt, die Kohle oder Erdgas verbrennen. Die Abwärme aus den Kesseln erhitzt Wasser auf bis zu 130 Grad Celsius, das – teilweise in Form von Dampf – durch kilometerlange Leitungen zu den Abnehmern gelangt. Das ist zwar viel effizienter als die reine Stromerzeugung, aber ganz klimafreundlich eben auch nicht.

Doch das ändert sich gerade, und die Fernwärme erlebt so eine regelrechte Renaissance, erklärt Werner Lutsch, Geschäftsführer vom Energieeffizienzverband für Wärme, Kälte und KWK, einem Branchenzusammenschluss.

Einer der Vorreiter ist die Stadt München. Dort heizen schon knapp 200.000 Haushalte mit Fernwärme. In den kommenden Jahren sollen 70.000 weitere hinzukommen. 200 Millionen Euro lassen sich die Stadtwerke den Ausbau kosten. Bisher liefern vor allem Gas- und Kohlekraftwerke per Kraft-Wärme-Kopplung die Energie.

Heißes Wasser aus der Tiefe

Das soll sich ändern. Unter München befindet sich in einer Tiefe von 2000 bis 3000 Metern ein Heißwasservorkommen mit Temperaturen von rund 100 Grad Celsius – ein riesiger Vorrat an umweltfreundlicher Energie. Pumpen holen das Wasser an die Oberfläche, wo Wärmetauscher die Energie in das Netz leiten. Zwei Geothermiekraftwerke betreiben die Stadtwerke schon, eines ist im Bau. Für Stadtwerke-Chef Florian Bieberbach ist es der „Auftakt zur Umsetzung unserer Fernwärmevision“. Denn 16 weitere Kraftwerke könnten folgen, wie Untersuchungen des Untergrundes ergeben haben. Da Erdwärme nicht den gesamten Bedarf decken wird, ergänzt künftig vor allem Biogas den Energiemix. 2040 soll die Fernwärme in München vollständig grün sein.

Aber nicht nur München will seine Fernwärme umweltfreundlicher machen. Schon jetzt gewinnt Ulm mehr als die Hälfte seiner Wärme aus Biomasse. Die Stadtwerke in Karlsruhe wollen ab 2016 rund 40.000 Haushalte mit Wärme aus einer Raffinerie versorgen. Die verpuffte bisher in die Luft. In Aachen nutzen die Stadtwerke in einem Pilotprojekt Abwärme aus dem Abwasser. Laut der Deutschen Bundesstiftung Umwelt könnte diese Form der Energie zwei bis vier Millionen Wohnungen in Deutschland versorgen.

Fernwärme durch Windenergie

Die Stadtwerke Flensburg heizen wiederum Wasser für die Fernwärme teilweise mit Windstrom in einem riesigen Kessel auf. Vor allem, wenn es zu sehr weht und die Betreiber ihre Windparks abregeln müssen, ist das System attraktiv – denn dann gibt es die Kilowatts fast umsonst. Bis zu sechs Stunden kann der Grünstrom so Flensburger Wohnungen heizen.

Fernwärme ist zudem sehr effizient: Im Vergleich mit Gasbrennwertkesseln in jedem einzelnen Haus oder jeder Wohnung spart sie zwischen 20 und 30 Prozent Energie, wie eine Untersuchung des dänischen Heiztechnikanbieters Danfoss ergab.

Siedlungen - Konzert der Energieträger

Aber nicht überall ist die Versorgung mit Fernwärme möglich. Laut einer Untersuchung der Universität Stuttgart lassen sich theoretisch 25 Prozent der deutschen Haushalte anschließen – heute sind es rund 13 Prozent. Ein Problem für die Wärmewende ist das nicht unbedingt, denn findige Ingenieure und Unternehmen entwickeln derzeit Alternativen.

Dabei geht es nicht ganz ohne die Kraft-Wärme-Kopplung. So zum Beispiel in Regensburg. Dort entsteht derzeit auf dem Gelände einer ehemaligen Zuckerfabrik ein neues Stadtviertel namens Candis, in dem schon 800 Menschen wohnen. Ihre Wohnungen versorgen zwei Blockheizkraftwerke (BHKWs), die der in Eschborn ansässige Wärmedienstleister Techem für 3,5 Millionen Euro errichtet hat.

Normalerweise laufen die BHKWs mit herkömmlichem Erdgas. Aber Techem kauft für die Anlagen Biomethan von Landwirten aus Brandenburg und Sachsen. Die Wärme aus dem grünen Gas ist für die Bewohner nicht teurer im Vergleich zu privaten Gasbrennthermen. Techem-CEO Hans-Lothar Schäfer ist überzeugt: „Die BHKW-Lösung ist für sehr viele der rund drei Millionen Mehrfamilienhäuser attraktiv.“

Naturschützer warnen vor einer "Vermaisung" der Landschaft

Da die lokalen Gaskraftwerke neben Wärme auch Strom liefern, kommen sie auf fabelhafte Effizienzwerte. Die BHKWs im Candis-Viertel liefern rund 85 Prozent der im Biomethan enthaltenen Energie als Strom und Wärme beim Kunden ab. Kraftwerke, die nur die eine oder andere Energieform erzeugen, erreichen dagegen meist nur Werte von 35 bis 40 Prozent.

Um den gesamten Erdgasbedarf in Deutschland mit Biomethan zu ersetzen, reichen die Anbauflächen für Energiepflanzen aber nicht – schon heute warnen Naturschützer vor einer „Vermaisung“ der Landschaften.

„Wir brauchen künftig alle Arten der Erneuerbaren, um die fossilen Energieträger im Bereich der Wärmeversorgung zu ersetzen“, sagt Dirk Mangold, der das Steinbeis Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige thermische Energiesysteme in Stuttgart leitet. Im Klartext: Die Wärmewende geht nur im Konzert von Biogas, Sonnenenergie, Erd- und Abwärme.

An einer Lösung, um schnell große Mengen Solarenergie in den Wärmemarkt zu integrieren, arbeitet Elmar Bollin, Professor für Solartechnik und Leiter der Forschungsgruppe Nachhaltige Energietechnik an der Hochschule Offenburg. Er plädiert dafür, Sonnenenergie vor allem zu nutzen, um warmes Wasser für Dusche und Bad zu erzeugen.

Die Anlagen sind immer ausgelastet

Der Vorteil: Warmwasser brauchen die Bewohner das ganze Jahr, die Anlagen sind immer voll ausgelastet. „In diesem Bereich ist die Solarthermie jetzt schon wirtschaftlich und marktreif“, sagt Bollin. Vor allem Gebäude mit hohem Wasserverbrauch wie Hotels, Hospitäler, Wohnheime oder große Wohnsiedlungen bieten sich für solch eine Versorgung an. Das von der Sonne in den Solarkollektoren erwärmte Wasser fließt dabei vorgewärmt in die Trinkwasserspeicher, wo Erdgas oder Strom es bei Bedarf weiter erhitzen. Der zusätzliche Energieaufwand, um das Wasser auf Nutztemperatur zu bringen, ist gering.

Zwischen acht und zehn Cent pro Kilowattstunde kostet die Solarwärme derzeit. Die rund 100 Großanlagen in Deutschland seien aber alle „handgeschnitzt“, sagt Bollin. Die Kosten ließen sich noch deutlich senken. Wärme aus Erdgas kostet derzeit rund sechs Cent pro Kilowattstunde.

Abschied von der Dämmwut

Ideen für die Wärmewende lassen sich in Neubauprojekten einfach umsetzen. Komplizierter wird es im Altbaubestand mit seinen gewachsenen Strukturen – in denen aber der Nachholbedarf besonders groß ist. Laut einer Erhebung der Deutschen Energie-Agentur (Dena) verbrauchen nicht modernisierte Altbauten in Deutschland 75 Prozent der Wärmeenergie.

Das lässt den Berliner Architekten Taco Holthuizen nicht ruhen. Er arbeitet seit Jahren an Hybridsystemen, die auch Mehrfamilienhäuser mit erneuerbarer Wärme versorgen können; auch in dem für Mieter vergleichsweise günstigen Altbaubestand. Derzeit katapultiert Holthuizen mit seinem Büro eZeit Ingenieure in Berlin 400 Wohnungen einer Siedlung aus den Dreißiger- und Sechzigerjahren in das Wärmewende-Zeitalter. Sie sollen sich fast vollkommen mit regenerativen Energien versorgen. Mehr als 100 Wohnungen sind schon modernisiert.

Strom mit Strom erzeugen

Früher benötigten die Mieter pro Quadratmeter umgerechnet 200 Kilowattstunden Strom für Heizung und Warmwasser. Mittlerweile sind es weniger als 30.

Das System basiert auf mehreren Säulen. So erhitzen Solarthermieanlagen auf den Dächern das Wasser, das dann teilweise in Erdspeicher fließt. Das Besondere des eTank genannten Speichers: Beton isoliert ihn nur nach oben und an den Seiten. Nach unten kann die Wärme ins Erdreich strömen und es quasi unendlich aufheizen. Zusätzlich nutzt das System in der Erde enthaltene Wärme, um Wasser zu erhitzen. Elektrisch betriebene Wärmepumpen schießen weitere Energie zu. Den Strom liefert bei Sonnenschein eine Solaranlage.

Aus einer Kilowattstunde Antriebsstrom für die Wärmepumpen erzeugt das System rund sechs Kilowattstunden Wärmeenergie. Zur Solaranlage und dem Speicher kommt ein weiterer, ungewöhnlicher Energielieferant: die Luft in den Wohnungen. „Die Temperatur in den Räumen beträgt 21 Grad, eine bessere Wärmequelle gibt es nicht“, schwärmt Holthuizen. Jeder Mensch, Computer, Lampen, die durch die Fenster scheinende Sonne lieferten Energie. „Die können wir günstig und konstant das ganze Jahr nutzen, zugleich werden die Wohnungen mit Frischluft versorgt.“

Die Wärme aus der Abluft liefert in den Häusern bis zu einem Drittel der Heizenergie. In einem Passivhaus können es bis zu 50 Prozent sein. Ein von Holthuizen umgebautes Fitnessstudio bezieht die Energie für die Warmwassererzeugung komplett aus der Abluft.

Dämmung nicht zwingend nötig

Gedämmt hat Holthuizen in der Siedlung nur wenig. „Wenn wir ganz viel saubere Energie zur Verfügung haben und es in den Wohnungen mit wenig Dämmung behaglich ist, warum sollte ich dann die Häuser noch dicker einpacken?“, fragt er.

Aber nicht nur die Umwelt profitiert von dem ausgeklügelten System. Ohne Berücksichtigung der staatlichen Förderung hat die energetisch optimierte Sanierung pro Gebäude 180.000 Euro zusätzlich gekostet. Innerhalb von zehn Jahren sinken aber die Energie- und Finanzierungskosten unter anderem dank zinsvergünstigter Kredite für das Gebäude um bis zu 500.000 Euro – die Investition lohnt sich also für den Vermieter genauso wie für den Mieter. Daher steigen auch die Warmmieten für die Bewohner einer 32 Quadratmeterwohnung nach der Sanierung nur von 254 Euro auf 264 Euro.

Das Beispiel Berlin zeigt: Die Wärmewende funktioniert – und sie muss nicht einmal teuer sein.

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