Bei der solarthermischen Nutzung der Sonnenenergie wird die Strahlung der Sonne mittels sogenannter Kollektoren in Wärmeenergie umgewandelt. Solarwärme wird in Deutschland in der Regel für die Aufbereitung von Warmwasser oder zur Raumheizung eingesetzt. Solarkollektoren können auf Dächern oder Freiflächen installiert werden.
Auf zur Sonne orientierten Dach- oder Freiflächen werden die sogenannten Solarkollektoren aufgestellt. Es gibt diese in Form von Flachkollektoren oder als Röhrenkollektoren. Beide Techniken haben eine gemeinsame Grundlage: Sonnenstrahlen treffen hinter einer Verglasung auf die Absorberfläche und werden dort in Wärmeenergie umgesetzt. Diese wird an ein Wärmeträgermedium, häufig Wasser, abgegeben. Das Wärmeträgermedium wird über ein Rohrsystem zu einem Speicher gepumpt, dort wird es mit Hilfe eines Wärmetauschers an das Brauchwasser abgegeben und strömt abgekühlt zu den Kollektoren zurück. Solange nutzbare Wärme in den Kollektoren zur Verfügung steht, hält der Regler die Pumpe in Betrieb. Die solare Wärme aus dem Pufferspeicher kann über den gesamten Tag genutzt werden, auch wenn die Sonne längst untergegangen ist.
Eine Kollektorfläche von 4 bis 5 Quadratmetern (m2) reicht aus, um rund 60 Prozent des Warmwassers in einem Einfamilienhaus bereitzustellen. Bei einer Fläche von 8 bis 15 Quadratmetern können Solarkollektoren sogar rund ein Viertel des gesamten Bedarfs an Wärme für Heizung und Warmwasser liefern.
Solarthermie. Quelle: AEE
Für die Kostenberechnung der Anlage ist zuerst wichtig zu ermitteln, wofür die solare Wärme eingesetzt werden soll. Wird die Solarthermie für die Heizungsunterstützung sowie Warmwasser eingesetzt oder nur für die Warmwasseraufbereitung? Da für die die alleinige Bereitstellung von Warmwasser weniger Kollektoren benötigt werden, pro Person etwa ein bis eineinhalb m2 Kollektorfläche, ist diese Anwendung günstiger. Wenn zusätzlich die Heizung unterstützt werden soll, werden etwa drei bis vier m2 Kollektorfläche pro Person benötigt. Auch die Kosten für den Solarspeicher werden nach dem Einsatzbereich der Heizung und den notwendigen Kapazitäten errechnet.
Wenn die Entscheidung über das Einsatzgebiet der Heizung und die Größe der Fläche gefallen ist, muss entschieden werden, welche Art der Kollektoren installiert werden soll. Flachkollektoren kosten etwa 300 Euro/m2. Röhrenkollektoren sind teurer, aber auch ertragreicher als Flachkollektoren. Hier muss mit etwa 600 Euro pro m2 gerechnet werden. Die Montage wird, abhängig von der Art der Kollektoren, durchschnittlich 2.000 Euro kosten.
Die Einbindung von Solaranlagen in die Erneuerung der Heizungsanlage wird vom Staat gefördert. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle bietet das Marktanreizprogramm zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien im Wärmemarkt (MAP). Informationen zur Förderung einer neuen Anlage sowie eine Auflistung der Zuschüsse sind in folgender Datei verzeichnet.
Zu bedenken ist bei der Nutzung der Solarenergie: Diese kann den Heizkessel unterstützen, ihn aber nicht ersetzen. Dazu ist auch bei Neubauten mit ihrer recht guten Dämmung der Wärmebedarf in kalten Wintern zu hoch. Zudem stehen Zeiten eines hohen Solarwärmeangebots meist nicht einer entsprechenden Nachfrage gegenüber. Wichtig ist daher ein ausreichend großer Pufferspeicher zur Speicherung der in sonnenreichen Stunden gewonnenen Wärme.
Die Solarthermie kann besonders gut in Verbindung mit einer Biomasse-Heizung installiert werden, etwa in Form von Pellets oder Holzhackschnitzeln. Diese gelangen von einem Lagerraum in einen Holzkessel, indem sie verbrannt werden und wiederum das Wärmeträgermedium erhitzen. Im Pufferspeicher wird die Wärme aus Biomasse und der Solarthermie durch Wärmetauscher abgegeben.
Im MAP gewährt der Bund einen zusätzlichen Kombibonus für die Nutzung von Solarthermie und Bioenergie.
Holzenerige und Solarthermie. Quelle: AEE
Der Einsatz von Wärmepumpen in Privathäusern, Quartieren oder der Industrie ist ein entscheidender Baustein, um die Klimaschutzziele der Bundesregierung und der Europäische Union (EU) zu erreichen. Bislang stammt klimafreundliche Wärme aus Erneuerbaren Energien vor allem aus Bioenergie. Doch deren Potenziale für einen weiteren Ausbau sind begrenzt. Deshalb soll Strom aus Wind und Sonne immer stärker im Wärmesektor eingesetzt werden. Kommunalen und öffentlichen Gebäudeobjekten kommt wegen ihrer Vorbildfunktion eine Schlüsselrolle zu.
In nur 3,4 Prozent der Wohngebäude in Deutschland wird bisher mit Wärmepumpen geheizt – und das obwohl die Kundenzufriedenheit bei dieser Technologie besonders hoch ist (BDEW: Wie heizt Deutschland 2019). Sie gilt als einfach und bequem in der Handhabung. Auch die Sicherheitsstandards sind hoch. Zu guter Letzt besticht die Wärmepumpe durch ihre Umweltfreundlichkeit und ihre zunehmend wichtige Rolle bei der Verwertung von Erzeugungsüberschüssen von Wind- und Solarstrom. Bei Neubauten ist die Wärmepumpe deshalb auch schon sehr beliebt. In fast 40 Prozent der neu errichteten Gebäude werden sie eingesetzt, in Baden-Württemberg und im Saarland sind es sogar schon mehr als die Hälfte.
Funktionsprinzip Wärmepumpe. Quelle: AEE
Eine Wärmepumpen-Heizungsanlage besteht aus drei Teilen: der Wärmequellenanlage, die der Umgebung die benötigte Energie entzieht; der Wärmepumpe, die die gewonnene Umweltwärme nutzbar macht; sowie dem Wärmeverteil- und Speichersystem, das die Wärmeenergie an die zu temperierenden Orten verteilt oder zwischenspeichert. Mit einer Wärmepumpe ist es möglich, kostenlose Umweltenergie, wie z.B. aus dem Erdreich, dem Grundwasser, der Luft oder aus Abwasser zu nutzen. Bei Erdwärmepumpen erwärmt das Erdreich in der Regel eine Wärmeträgerflüssigkeit. Die Flüssigkeit strömt durch Kollektoren ca. 1,5 Meter unter der Oberfläche oder durch Erdwärmesonden in bis zu 100 Meter Tiefe. Schon in nach 10 Metern Tiefe sind jahreszeitenunabhängig konstant 10-13 Grad verfügbar. Die Wärmepumpe entzieht dem aufgewärmten Wasser die Energie. Durch die Verdichtung eines Kältemittels, welchen schon bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft entstehen die gewünschten Temperaturen zum Heizen der Wohnräume. In einem Warmwasserspeicher oder einem Pufferspeicher kann die Wärme über einen längeren Zeitraum gespeichert werden. Die Technologie benötigt lediglich einen geringen Anteil an elektrischer Energie, um den Heiz- bzw. Kühlvorgang anzutreiben. Aus einer Kilowattstunde Strom kann die Wärmepumpe ein Vielfaches an Wärmeenergie erzeugen. Mit dem wachsenden Anteil Erneuerbarer Energien im Strommix wird sie in Zukunft immer umweltfreundlicher. Die Haltung, dass Strom zu kostbar sei, um daraus Wärme zu gewinnen, kann deshalb mittlerweile als überholt gelten.
In öffentlichen und kommunalen Gebäuden – wie Rathäusern, Kindergärten, Schwimmbädern, Feuerwachen usw. – bestehen noch große Potenziale. Denn hier ist der der Wärme- und Energiebedarf vergleichsweise hoch. Gleichzeitig bieten diese Liegenschaften oft große Flächen zur Installation von PV-Anlagen, die sich effizient mit einer Wärmepumpe kombinieren lassen. Auch in Wärmenetzen kann sich der Einsatz von Wärmepumpen lohnen. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten: Eine leistungsstarke Großwärmepumpe bereitet die Wärme zentral auf und gibt diese anschließend über Leitungen an die einzelnen Haushalte ab. Diese Methode entspricht der klassischen Nahwärme. Eine weitere Möglichkeit ist die kalte Nahwärme, bei der die Wärme zunächst dezentral aus unterschiedlichen Wärmequellen gewonnen wird und auf niedrigem Temperaturniveau mit geringen Energieverlusten an die einzelnen Haushalte geleitet wird. Erst am Ort des Verbrauchs heben die Wärmepumpen das Wasser auf ein zum Heizen geeignetes Temperaturniveau. Doch Wärmepumpen eignen sich nicht nur zum Heizen, sondern können auch umgekehrt einzelne Wohnhäuser, ganze Wohnquartiere und Siedlungen klimatisieren – was in Zeiten der Klimaerwärmung mit langen und heißen Sommern (auch in Deutschland) zunehmend an Bedeutung gewinnt.
Der Einbau von Wärmepumpen, sowie die Planung und Verwirklichung von Wärmeinfrastruktur (Wärmenetze) wird staatlich durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) gefördert.
Brennstoffzellen nutzen Wasserstoff, um Wärme und Strom zu erzeugen. Im Gegensatz zu klassischen Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen, wie Blockheizkraftwerke, wird die chemisch gebundene Energie des Brennstoffs nicht zuerst in Wärme, dann in mechanische Energie und schließlich in Strom umgewandelt, sondern direkt. Deshalb wird der Prozess auch als „kalte Verbrennung“ bezeichnet. Es gibt also keinen Motor und keine Turbine. Daraus ergeben sich einige Vorteile der Technologie: Sie ist effizient und klimafreundlich sowie verschleiß-, geräusch- und emissionsarm. Durch die Auskopplung des Nebenprodukts Wärme wird ein Wirkungsgrad von über 90 Prozent erreicht.
Der Nachteil ist aktuell noch der hohe Anschaffungspreis. Deshalb wird die Technik mit einem Zuschuss der KfW und des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) gefördert. In mehreren Bundesländern gibt es zusätzliche Förderprogramme. In Japan werden Brennstoffzellenheizungen für den Einsatz in Einfamilienhäusern schon seit Jahren gefördert und breit eingesetzt.
In der Brennstoffzelle reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff, ohne dass der Wasserstoff verbrannt wird (Knallgasreaktion). Der Aufbau einer Brennstoffzelle ähnelt einer Batterie. Die chemische Reaktion erfolgt zwischen zwei Elektroden – der Anode und der Kathode. Dazwischen befindet sich ein Elektrolyt oder eine Membran als Trennschicht, die mit einem Katalysator beschichtet ist. Der Wasserstoff fließt in die Anode. Die Wasserstoffmoleküle (H2) zerfallen an der Anode in positiv geladene Wasserstoff-Ionen (H+) und Elektronen. Dabei entsteht elektrische Energie (Gleichstrom). Die Elektronen fließen nun zur Kathode, wo sie auf Sauerstoff treffen. Dort bilden sie positiv geladene Sauerstoff-Ionen (O2-). Die Wasserstoff-Ionen wandern durch den Elektrolyten oder die Membran zur Kathode und verbinden sich mit den Sauerstoff-Ionen zu Wasser (H20). Dabei entsteht thermische Energie. Die Wärme kann schließlich ausgekoppelt werden und zum Heizen bzw. Warmwasseraufbereitung im Haushalt genutzt werden. Der erzeugte Strom kann direkt im eigenen Haushalt verbraucht werden. Was nicht vor Ort genutzt werden kann, wird ins öffentliche Netz eingespeist und vergütet.
Schema einer Brennstoffzelle. Quelle: AEE
Wärmeversorgung über Netze ist einer der großen Hebel für eine erfolgreiche Wärmewende. Denn Wärmenetze bieten eine effiziente und kostengünstige Möglichkeit, um die Wärmewende in kleineren Siedlungen oder ganzen Stadtvierteln umsetzen zu können.
Um den Erfordernissen ambitionierter klima- und energiepolitischer Ziele gerecht werden zu können, muss jedoch eine grundlegende Transformation der bisher überwiegend auf fossilen Brennstoffen basierenden leitungsgebundenen Wärmeversorgung erfolgen.
Fernwärme ist thermische Energie, die durch ein System isolierter Rohre zum Endverbraucher gelangt. Die Energie wird überwiegend zur Heizung von Gebäuden und als Warmwasser genutzt. Das heiße Wasser, das in das Fernwärmenetz eingespeist wird, stammt aus Heizwerken, Heizkraftwerken. Letztere gewinnen mittels Kraft-Wärme-Kopplung gleichzeitig Strom und nutzbare Abwärme. Die meisten Anlagen werden noch mit Kohle oder Erdgas betrieben, es gibt aber auch Anlagen, die Biomasse (z.B. Holzhackschnitzel) oder Erdwärme nutzen. Auch Solarthermie-Anlagen können ihre Wärme in Fernwärmenetze einspeisen. Eine offizielle Abgrenzung zwischen Fernwärme und Nahwärme gibt es nicht. Von Fernwärme spricht man meist bei Wärmenetzen, in die Heiz(kraft)werke mit mehreren Megawatt installierter thermischer Leistung einspeisen. Weitere Informationen finden Sie hier: https://www.fernwaerme-info.com/
Nahwärme ist die Übertragung von Wärme zu Heizzwecken über ein Nahwärmenetz zwischen verschiedenen Gebäuden über verhältnismäßig kurze Strecken. Nahwärme wird im Unterschied zur Fernwärme in kleinen, dezentralen Einheiten realisiert und bei relativ niedrigen Temperaturen übertragen. Nahwärmenetze werden z.B. aus Wärme von Blockheizkraftwerken, aber auch aus Solarthermieanlagen oder Erdwärmepumpen gespeist. Im Zuge der verstärkten Nutzung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich spielt der Ausbau von Nahwärmenetzen eine große Rolle. Eine offizielle Abgrenzung zwischen Fernwärme und Nahwärme gibt es nicht. Von Nahwärme spricht man meist bei Heiz(kraft)werken bis zu wenigen Megawatt thermischer Leistung.
Nah- und Fernwärmenetze können ermöglichen, die Umstellung auf unterschiedliche klimafreundliche Energieträger im jeweiligen Versorgungsgebiet flexibler zu gestalten und lokal vorhandene Potenziale für Erneuerbare Energien besser nutzbar zu machen. Zeitgleich müssen alle angeschlossenen Verbraucher*innen keine eigene Heizungsanlage mehr installieren/betreiben. Künftig können Wärmenetze insbesondere in dicht besiedelten Gebieten und Ballungsräumen eine zunehmend wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung der Gebäudewärme spielen. Dort stößt der Einsatz objektnaher, dezentraler Heizsysteme oftmals an technische und wirtschaftliche Grenzen. In Neubaugebieten kann es Anschlusszwang an das Fernwärmenetz geben, in Bestandsgebäuden lässt sich ein Hausanschluss sich nachrüsten, insofern sie im Einzugsbereich liegen und gut zugänglich sind.
Im Gegensatz zur Stromversorgung steht vielen Kommunen jedoch noch kein flächendeckendes Wärmenetz zur Verfügung.
Die Wärmeversorgung der Zukunft basiert auf dem Zusammenspiel verschiedener erneuerbarer Wärmetechnologien sowie einer effizienten Kopplung mit dem Stromsektor. Moderne, sogenannte „kalte“ Wärmenetze arbeiten nicht wie klassische Wärmenetze mit einer konstanten Vorlauftemperatur von 80 Grad Celsius, sondern können auch mit lediglich 30 Grad Betriebstemperatur gefahren werden. So können zudem Energieverluste über die Leitungen deutlich reduziert werden.
In ländlichen Regionen dominieren dezentrale Technologien wie Wärmepumpen zur Versorgung von Gebäuden, die nur noch einen sehr geringen Wärmebedarf aufweisen. Hier ist genug Fläche vorhanden, um zum Beispiel die oberflächennahe Geothermie zu erschließen, andererseits lohnt sich aufgrund der geringen Wärmebedarfsdichte oft keine netzgebundene Wärmeversorgung.
Wärmeversorgung der Zukunft – auf dem Land. Quelle: AEE
In Zukunft sind in der Stadt praktisch alle von ihrer Ausrichtung und Beschaffenheit her geeigneten Dachflächen mit Solarthermie- oder Photovoltaikanlagen ausgestattet. Sie dienen entweder der Selbstversorgung oder sie speisen Strom und Wärme in die entsprechenden Netze ein. Dort, wo größere Wärmeabnehmer vorhanden sind, spielt die netzgebundene Wärmeversorgung eine große Rolle. Wärmenetze sind in der Lage, alle möglichen Wärmequellen einzubinden. Dazu gehören Solarthermieanlagen und Wärmepumpen unterschiedlicher Größe bzw. Leistung. Eine sehr hohe Effizienz bzw. eine Minimierung der Transportverluste lässt sich durch Nahwärmekonzepte auf Quartiersebene erreichen. So können zum Beispiel zur Versorgung von Mehrfamilienhäusern Solarthermieanlagen, Abluftwärmepumpen, geothermische Speicher und Erdwärmepumpen miteinander kombiniert werden.
Soweit benötigt, wird die gewonnene Wärme direkt genutzt, die im Sommer überschüssige Solarwärme kann jedoch auch durch die Einbindung von im Erdreich untergebrachten saisonalen Pufferspeichern mit in den Herbst und Winter genommen werden. Im Sommer lässt sich sogar die Kühle des Erdreichs zur Klimatisierung nutzen. Der Wärmeaustausch erfolgt mithilfe von Wärmepumpen. Je nach Umgebung, der benötigten Temperatur und Wärmemenge können sich auch Biogas-BHKW, Strohheizkraftwerke, Solarkollektoren und andere Anlagen ergänzen.
Wärmeversorgung der Zukunft – in der Stadt
Wenn es in Ihrem Einzugsgebiet die Möglichkeit gibt, sich an ein Wärmenetz anschließen zu lassen, finden Sie hier hilfreiche Informationen:
Das Video „Sektorenkopplung in Wärmenetzen“ erläutert, wie Erneuerbare Energien die Wärmewende voranbringen können. Der Einsatz der Sektorenkopplungstechnologien in Wärmenetzen bietet ein unglaubliches Potenzial – nicht nur für die Dekarbonisierung des Wärmesektors. Hier schlummern auch große und relativ flexible Verbrauchsmöglichkeiten, die sich gut als Ausgleichsfaktor zur fluktuierenden regenerativen Stromerzeugung eignen.
Ein Beitrag vom Deutsches Pelletinstitut GmbH
In der Energiewende im Wärmesektor müssen Städte, Gemeinden und Landkreise flächendeckend eine Vorreiterrolle einnehmen. Moderne, automatische Holzheizungen sind zur Wärmeversorgung öffentlicher Gebäude prädestiniert. Die klimaneutrale Verbrennung ermöglicht eine kostengünstige Reduzierung von CO2-Emissionen in einem Maße, wie dies mit keiner anderen energetischen Maßnahme im Gebäude erzielbar ist. Die Verfügbarkeit an Resthölzern aus Sägewerken oder bei der Holzernte, die zur Herstellung von Pellets und Hackschnitzeln benötigt werden, ist in Deutschland sehr hoch. Viele Kommunen und auch Landkreise sind selbst Waldbesitzer.
Järliche CO2-Einsparung beim Umstieg von einem Öl-Niedertemperaturkessel. Quelle: Deutsches Pelletinstitut GmbH
Holzpotenzial für den Ausbau von Pelletfeuerungen. Quelle: Deutsches Pelletinstitut GmbH
Im ersten Quartal 2020 wurde die 500.000ste Pelletfeuerungen in Deutschland installiert. Mit ihrem breiten Einsatzspektrum finden die Anlagen gleichermaßen im Neubau wie im Gebäudebestand, als Kaminofen oder als Zentralheizung in Ein- und Zweifamilienhäusern oder in Nichtwohngebäuden Anklang. Auch bei höherem Wärmebedarf hat sich die Pellettechnik am Markt bewährt und kommt in kommunalen Gebäuden und Gewerbebetrieben, Mietshäusern und in Nahwärmenetzen sowie in Großanlagen zur Prozesswärmeerzeugung zum Einsatz. Sogar in der Fußballbundesliga sind sie schon angekommen: Die Rhein-Neckar-Arena Sinsheim wird mit Pellets beheizt.
Als Vorreiter beim Klimaschutz setzen auch viele Kommunen bei der Beheizung von Schulen, Kitas, Schwimmbädern oder auch im Wohnungsbau bereits auf Holzpresslinge – häufig in kleinen bis mittelgroßen Nahwärmenetzen, in die auch Wärme aus anderen erneuerbaren Energien wie Wärmepumpen oder Solarthermie eingespeist wird.
Der vollautomatische Betrieb der Heizanlagen sichert einen gleichermaßen komfortablen wie effizienten und emissionsarmen Betrieb – der durchaus mit fossilen Heizsystemen vergleichbar ist. Die Kombination moderner, vollautomatisch betriebener Feuerungstechnik mit einem standardisierten, zertifizierten Energieträger (ENplus) bildet hierfür die Grundlage. Der Betrieb von Pelletfeuerungen ist einfach und – anders als bei Holzhackschnitzeln – auch von nicht geschultem Personal zu handhaben. Der Platzbedarf für Pelletheizungen entspricht ungefähr dem von Ölheizungen, sowohl für den Aufstellraum der Heizung als auch für das Lager.
Die Belieferung erfolgt oftmals vom gleichen Energiehändler, bei dem vorher das Heizöl bestellt wurde. Pellets werden mit ähnlichen Tankfahrzeugen angeliefert und auch mit Druckluft in das Lager des Kunden eingeblasen. Mit ihren niedrigen Staubemissionen sind Holzpellets auch im städtischen Umfeld geeignet. So betreibt die baden-württembergische Landeshauptstadt Stuttgart, wo Feinstaubalarm alltäglich ist, bereits mehr als zehn Pelletfeuerungen in kommunalen Gebäuden.
Pellets Lieferung. Quelle: Deutsches Pelletinstitut GmbH
Die Wirtschaftlichkeit von modernen Holzheizsystemen ist ein großer Vorteil dieser Anlagen. Die Preise für Pellets und Hackschnitzel, die als heimische Energieträger in großem Umfang lokal und regional verfügbar sind, bewegen sich dauerhaft auf niedrigem Niveau. In den letzten zehn Jahren waren Pellets im Schnitt rund 30 Prozent günstiger als Heizöl und 25 Prozent günstiger und Erdgas. Seit 2020 gibt es staatliche Direktzuschüsse für Erneuerbare Heizungen in Höhe von bis zu 45 Prozent der Kosten. Das auch für Kommunen nutzbare Marktanreizprogramm macht damit automatische Holzheizungen quasi vom ersten Betriebstag an rentabel.
Brennstoffkostenentwicklung von Öl, Gas und Pellets. Quelle: Deutsches Pelletinstitut GmbH
Für einen störungsfreien, emissionsarmen und effizienten Heizbetrieb sind neben hochentwickelter Anlagentechnik vor allem qualitätsgesicherte Brennstoffe notwendig. Die ENplus-Zertifizierung für Pellets, Hackschnitzel und Holzbriketts sichert die Qualität von der Produktion bis zur Anlieferung.
Um sicherzustellen, dass es sich auch bei Ausschreibungen um ENplus-zertifizierte Brennstoffe handelt, stellt das Deutsche Pelletinstitut (DEPI) unter www.depi.de eine Ausschreibungsvorlage zur Verfügung.
EN-plus zertifizierte Brennstoffe. Quelle: Deutsches Pelletinstitut GmbH
Der derzeitige Austausch veralteter und mit fossilen Brennstoffen betriebenen Heizsysteme durch solche auf Basis der Erneuerbaren Energien, die sogenannte Wärmewende, wird in der Hauptsache durch biogene Brennstoffe und Wärmepumpen vorangetrieben. Der Anteil der Bioenergie an der Wärme aus Erneuerbaren Energien beläuft sich auf ungefähr 86 Prozent (Jahr 2018). Den größten Teil macht dabei die feste Biomasse aus. Holz wird in Form von Pellets, Hackschnitzeln oder Scheitholz genutzt. Neben der festen Biomasse spielt die Nutzung von Biogas eine wichtige Rolle bei der Wärmewende in Deutschland.
Biogas-Anlage. Quelle: AEE
Wichtig sind zudem die vielen landwirtschaftlichen Biogasanlagen in ganz Deutschland, die bei der Stromerzeugung anfallende Abwärme selber nutzen und in Wärmenetze vor Ort einspeisen oder das Biogas über Gasleitungen zu weiter entfernten Verbrauchern transportieren können. Pflanzen und Reststoffe können über die Umwandlung zu Biogas als Energiequelle für die Strom- und Wärmeproduktion oder sogar über die weitere Veredlung zu Biomethan als Erdgasersatz in Kraftwerken und Motoren dienen. Zudem hat Biogas den Vorteil, dass es speicherbar ist und so ideal die fluktuierende Stromerzeugung aus Wind und Sonne ergänzen kann. Wie genau dieses so vielfältig einsetzbare Biogas produziert wird und welche Möglichkeiten zur Energieerzeugung es bietet, wird in der obigen Grafik sowie in der folgenden Animation dargestellt.
Der Wechsel zu einem 100%-Biogas-Tarif bietet den schnellsten Weg zur Wärmewende – vorausgesetzt die eingesetzte Energie geht nicht zu stark durch eine unsanierte Außenhülle verloren. In den letzten Jahren sind gerade im Zusammenhang mit den im ländlichen Raum errichteten Biogasanlagen neue Wärmenetze entstanden. Dabei wird in einem Blockheizkraftwerk das Biogas verstromt und die anfallende Wärme dann über die Wärmenetze verteilt. Neben dem Blockheizkraftwerk muss auch das Wärmenetz verlegt und Hausübergabestationen müssen bei den angeschlossenen Verbrauchern installiert werden. Eine gemeinschaftliche Nutzung bietet neben der Effizienz auch Vorteile bei den Kosten. Falls auch ein gemeinschaftlicher Wärmespeicher errichtet wird, ergeben sich ähnliche Vorteile wie beim Pufferspeicher für die Einzelfeuerungsanlagen. Durch die gesteigerte Größe des Speichers ist auch eine effizientere Einbindung von solarthermischen Anlagen und Wärmepumpen möglich. Ein solcher Speicher wird saisonaler Wärmespeicher genannt, da er die überschüssige Wärme der Sommermonate für kalte Wintertage vorhält.
Biogas wird künftig flexibel auf das wetterabhängige Angebot von Solar- und Windstrom reagieren. Ein Vergleich zwischen traditioneller und künftiger Fahrweise. In früheren Fassungen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) wurde ein „Grundlast“-Betrieb angereizt, d.h. eine konstante Fahrweise mit gleichmäßiger Stromerzeugung. Stattdessen laufen Biogas-Blockheizkraftwerke (BHKW) künftig verstärkt bedarfsgerecht. Dieselbe Menge Biogas wird nicht mehr rund um die Uhr verstromt, sondern dank größerer Kapazität vor allem zu den Zeiten hoher Nachfrage. Gefragt ist jetzt das schnelle Hoch- und Herunterfahren in Abhängigkeit von Strommarkt und Stromnetz. Voll flexibilisierte Biogasanlagen verfügen über bis zu fünf BHKW und können zudem mit Biogas- und Wärmespeichern ausgestattet sein. Dies erlaubt eine sehr dynamische Fahrweise, die selbst auf kleine Veränderungen der Netz- oder Marktsituation flexibel reagieren kann.
Biogas auf dem Weg zum flexiblen Strom- und Wärmeangebot. Quelle: AEE
Das Nahwärmenetz im Ortsteil Gussenstadt bezieht seine Rohstoffe von lokalen Landwirten. Dabei kommen je nach Jahreszeit unterschiedliche Stoffe zum Einsatz.
