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Bisher führen alle Fernwärmeleitungen in Jena zum zentralen Gas-und-Dampf-Kraftwerk.
© Stadtwerke Energie Jena-Pößneck
Kommunales Energiekonzept
31.01.2017

Die Grafik zeigt den Fernwärme-Netzplan 2012 im Versorgungsgebiet der Stadt Jena.
© Stadtwerke Energie Jena-Pößneck

Im Inneren der Wärmeübertrager-Station der Stadtwerke in Jena: Die Anlage überträgt die Wärme von Dampf auf Heißwasser.
© Stadtwerke Energie Jena-Pößneck

Zukunft der Fernwärme in Jena

Zusammen mit Forschungsinstituten erarbeiteten die Stadtwerke Energie Jena-Pößneck ein Konzept für die örtliche Energieversorgung bis zum Jahr 2050. Sie reagieren damit auf den demografischen Wandel und einen durch die Gebäudesanierung verringerten Wärmebedarf. Im Mittelpunkt der Überlegungen steht dabei, in welchem Umfang künftig Erzeugungsanlagen und Wärmenetze umgebaut und regenerative Energien eingebunden werden.

Die Stadtwerke Energie Jena-Pößneck versorgen die 100.000-Einwohnerstadt Jena mit Strom, Gas und Fernwärme. Letztere hat in Jena einen hohen Stellenwert und leistet aufgrund der geografischen Tallage einen wichtigen Beitrag zur Luftreinhaltung. Die zentrale Erzeugungsanlage ist ein Gas-und-Dampf-Kraftwerk mit 197 Megawatt elektrischer und 225 Megawatt Fernwärmeleistung. Diese befindet sich derzeit nicht im Besitz der Stadtwerke. Deshalb prüften die Wissenschaftler, ob sich die aktuelle monozentrische Fernwärmeerzeugung durch eine Struktur ablösen lässt, die sich auf mehrere Anlagen oder Standorte stützt und beispielsweise Abwärme nutzt.
Die Forscher untersuchten weiterhin den Einfluss der Stadtentwicklung auf die Wärmeversorgung und die Möglichkeiten, alle betroffenen Akteure einzubinden. Mittels Gebäudesimulation schätzten sie die Wärmebedarfsentwicklung bis 2050 ab. Kern der Arbeiten waren eine Energiesystem-Modellierung und eine hydraulische Simulation des Fernwärme- und des Erdgasnetzes. Die Ergebnisse ermöglichten den Forschern, Strukturen und Energiesystem-Lösungen für die Energie- und Wärmeversorgung 2050 vorzuschlagen.

Geringerer Wärmebedarf braucht angepasste Energiesysteme und Netze

Die Untersuchungen zeigen, dass in Jena wegen der voraussichtlichen wirtschaftlichen und demografischen Entwicklung sowie des bereits erreichten hohen Sanierungsstandards in nächster Zeit nicht mit einem starken Rückgang des Wärmeverbrauchs zu rechnen ist. Entscheidend sind dabei der Umfang und die Geschwindigkeit der energetischen Wohngebäudesanierung. Am wahrscheinlichsten ist ein Wärmebedarfsrückgang von rund 15 Prozent im Zeitraum 2011 bis 2050.

Das Fernwärmenetz in Jena hat aufgrund der erfolgten Gebäudesanierungen ungenutzte Kapazitäten. Um die Energieeffizienz zu erhöhen, bietet sich eine Absenkung der Versorgungstemperaturen an. Die Forscher analysierten drei mögliche Varianten der künftigen Fernwärme-Verteilung: ein Fernwärme-Gesamtnetz mit zentralem Erzeugungsstandort, ein Gesamtnetz mit bis zu acht verteilten Erzeugungsstandorten und eine Zerlegung des heutigen Gesamtnetzes in vier getrennte Netzinseln mit jeweils eigener Erzeugung. Die Netzverinselung bringt bei moderatem Wärmerückgang allerdings keine ausreichenden Effizienzvorteile, etwa durch reduzierte Netzverluste. Sie führen aber neben dem Rückbauaufwand von Teilstücken zu höheren Kosten, weil vier getrennte Erzeugerstandorte notwendig werden. Eine Gasnetz-Simulation bestätigte, dass alle drei Varianten der Fernwärmenetzstruktur kombiniert mit einer erdgasbasierten Fernwärme-Erzeugung grundsätzlich realisierbar sind. Detaillierter untersucht wurden ein Fernwärme-Gesamtnetz mit zentraler sowie ein Gesamtnetz mit verteilter Einspeisung. Für eine zentrale Lösung spricht der einfachere Netzbetrieb, für eine Lösung mit verteilter Einspeisung Zugewinne an Flexibilität und Versorgungssicherheit sowie die Möglichkeit, diese Variante stufenweise umzusetzen. Entscheidenden Einfluss hat in jedem Fall die Entwicklung des sogenannten Spreads zwischen Gas- und Strompreis, also der Differenz zwischen dem Handelspreis von Strom und Wärme sowie den entsprechenden Brennstoffkosten. Je positiver sich der Spread entwickelt, desto günstiger wird ein hoher Anteil an KWK-basierter Fernwärme.
Daneben wurden auch Lösungen zur Wärmeversorgung auf der Basis von Biomasse geprüft. Da der Energieträger Holz in Jena jedoch nicht ausreichend verfügbar ist, schlugen die Forscher ursprünglich vor, ein heißgekühltes Biomethan-BHKW zu errichten und schrittweise mit dem Bau weiterer Erzeugungsanlagen auf Basis erneuerbarer Energien zu beginnen. Als zentrales Hemmnis für den Ausbau der erneuerbaren Fernwärme erwies sich jedoch das zum Untersuchungszeitpunkt gültige Erneuerbare-Energien-Gesetz 2014. Die Vergütungen waren für einen wirtschaftlichen Betrieb von Biomethan-Anlagen nicht ausreichend.

Umsetzungsperspektive

Der aktuell gültige Fernwärmebezugsvertrag der Stadtwerke Energie endet am 31. Dezember 2024. Spätestens dann muss ein Umbau der Wärmeerzeugung und Netzinfrastruktur abgeschlossen sein. Da aber wirtschaftliche und politische Rahmenbedingungen erheblichen Einfluss auf die Umsetzung haben, werden die Stadtwerke kurzfristig nur einzelne vorbereitende Maßnahmen angehen. Dazu zählt die Absenkung der Fernwärme-Vorlauftemperatur in Teilnetzen, evtl. die Umstellung des Dampfnetzes auf Heißwasser sowie die Suche nach Möglichkeiten, den Anteil an erneuerbarer Wärme zu erhöhen.

(fr)

Merkzettel

Adressen

Netzbetreiber, Energiedienstleister
Stadtwerke Energie Jena-Pößneck GmbH

Forschung
TU Dresden, IET

Fachliche Unterstützung
B.&S.U. GmbH

Links

Ein weiteres Projektergebnis ist ein Handlungsleitfaden (PDF), der die Vorgehensweise für das „Integrale Energie- und Wärmekonzept Jena 20250" nachvollziehbar macht. Er kann damit Stadtwerke und Kommunen vergleichbarer Größe, Netzstrukturen und wirtschaftlich-demografischer Entwicklung bei eigenen Aktivitäten unterstützen.

EnEff:Stadt
Portal der Forschungsinitiative „Energieeffiziente Stadt”

EnEff:Wärme
Portal der Forschungsinitiative „Energieeffiziente Wärme- und Kältenetze”

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.

Infotipps

Zukunftige Wärmeversorgung entworfen
BINE-Projektinfo 16/2015

Wie Fernwärme erneuerbar wird
BINE-Projektinfo 13/2014