In diesem Kurs geht es um die 4. Generation der Fernwärme. Wir beschreiben die wichtigsten Grundsätze dieser nachhaltigen Netze. Fernwärme liefert zuverlässig und kostengünstig Energie – und das seit ihren bescheidenen Anfängen Ende des 19. Jahrhunderts.

Heute dient die zentrale Produktion von erwärmtem oder gekühltem Wasser als Lösung für Probleme wie die Verstädterung oder den Klimawandel. Die Technologie hat sich ständig weiter entwickelt und dank intensiver Forschung gibt es jetzt die 4. Generation der Fernwärme: innovative Energie-Ökosysteme mit enormem Potenzial.

Aber was unterscheidet die neuen von den aktuellen Netzen? Die wichtigste Eigenschaft der Fernwärmenetze der 4. Generation ist das Vorlaufwasser mit niedriger Temperatur. Da Gebäude immer energieeffizienter werden, kann die Wassertemperatur deutlich gesenkt werden. Das beeinträchtigt den Komfort der Verbraucher nicht im Geringsten.

Aktuell beträgt die Temperatur des Vorlaufwassers in der Regel 90 °C. Um Wärmeverluste zu reduzieren, kann die Temperatur in Netzen der 4. Generation jedoch bis auf 55 °C verringert werden. Ähnliches gilt für die Fernkälte. Dort wird die Vorlauftemperatur allerdings von etwa 6 auf bis zu 12 °C erhöht. Der neue Temperaturansatz bietet einige offensichtliche Vorteile: Erstens wird weniger Energie zum Erwärmen bzw. Kühlen des Wassers benötigt, was Kosten und CO²-Emissionen senkt. Zweitens kommt es im Verteilernetz zu weniger Wärmeverlusten über die Rohre. Und drittens wird die thermische Belastung auf das Rohrnetz reduziert. Das verhindert Leckagen und erhöht die Lebensdauer des Netzes.

Es gibt jedoch noch einen weiteren wichtigen Vorteil: Durch Vorlaufwasser mit niedriger Temperatur kann das Fernwärmenetz erneuerbare Energiequellen besser nutzen. Denn so eignen sich auch Energiequellen mit Niedrigtemperatur wie Erdwärme. Es ermöglicht auch eine effizientere Nutzung von Solarkollektoren, Windenergie und Abwärme aus industriellen Prozessen. So können Netze auf lokale Energiequellen zurückgreifen und eine nachhaltige Produktion unterstützen. Fernwärmenetze der 4. Generation können auch überschüssige Wärme über längere Zeiträume speichern. Eine saisonale Speicherung in großen, gut isolierten unterirdischen Schächten ermöglicht es den Netzen, im Sommer Solarenergie zu sammeln und damit im Winter Gebäude zu beheizen.

Das Nutzen von sonst verschwendeter Energie erhöht die Nachhaltigkeit in der gesamten Branche. All das bietet großartige Möglichkeiten zum Verringern des weltweiten Energieverbrauchs.. Es gibt aber auch Herausforderungen. Wenn die Temperatur des Vorlaufwassers reduziert wird, verringert sich auch die Differenztemperatur.

Dadurch kann es sein, dass Verbraucher am entferntesten Ende des Netzes nur dann den Mindestdifferenzdruck erreichen, wenn die Anlagen den Druck auf der Versorgungsseite erhöhen. Für dieses Problem gibt es jedoch eine Lösung: den Druck verteilen. Anstatt einer einzelnen großen, zentralen Versorgungspumpe sind bei der Druckverteilung mehrere Pumpen bis zum Verbraucher verteilt. So können die Pumpen mit einer geringeren Drehzahl laufen und Energie einsparen.

Wenn man kleinere Netzabschnitte mithilfe drehzahlgeregelter Pumpen versorgt, kann sich das Netz stets an den Bedarf anpassen, anstatt immer mit voller Leistung zu laufen. Letzteres würde sonst den Druck im Netz reduzieren und das Leckagerisiko erhöhen. Zusammengefasst bedeutet das: Fernwärmenetze der 4.Generation stellen Warmwasser mit niedrigerer und Kaltwasser mit höherer Temperatur für energieeffiziente Gebäude bereit. Dadurch wird weniger Energie verbraucht und verschwendet. Daneben erhöht sich die Netzlebensdauer sowie die Brennstoffflexibilität. Erneuerbare Energien, saisonale Speicher und drehzahlgeregelte Pumpen tragen dazu bei, dass Fernwärmenetze der 4. Generation eine Lösung für die Energieprobleme des 21. Jahrhunderts darstellen.