Wärme für Leipzig, Teil 7: Die Versorgung von Nichtfernwärmegebieten mit Wärme

Welche Varianten zur Bereitstellung von Wärmeenergie für die Nichtfernwärmegebiete in der Stadt gibt es? Im Entwurf zur kommunalen Wärmeplanung für die Stadt Leipzig wurde das Stadtgebiet auf einer vorgelegten Karte in entsprechende Wärmeversorgungsgebiete unterteilt, die mit unterschiedlichen Farben und Schraffierungen gekennzeichnet sind.

Grob gesehen sind die rötlich unterlegten Bereiche in der Informationsvorlage zur Leipziger Wärmeplanung für den Ausbau der Fernwärme (FW) vorgesehen:

– in Gebiete/Quartiere mit dem Fernwärme-Bestandsnetz der Stadt,

– mit Gebieten, die für den Wärmenetz-Ausbau ab 2025 vorgesehen sind,

mit Quartieren, die ab 2030 Fernwärme erhalten sollen und weitere Erschließungen für FW von Lagen ab 2035, die weiter außerhalb des Zentrums liegen. Der Ausbau mit FW soll für 50 bis 60 Prozent der Gebäude und baulichen Anlagen umfassen.

Mit anderen Farben unterlegte Gebiete sind für die Nutzung durch andere Wärmequellen vorgesehen. Für die übrigen 40 bis 50 Prozent der Gebäude müssen alternative Energiequellen zum Heizen gefunden und genutzt werden. Das wären die großen Gebiete am Übergang zum ländlichen Raum, wo kein Fernwärme-Anschluss vorgesehen ist und wo vorrangig Wärmepumpen zum Einsatz kommen werden oder andere Energiequellen genutzt werden können.

Das betrifft einige Stadtquartiere als Potentialgebiete für Nahwärmelösungen durch Nutzung von Geothermie, Biomasse, industrieller Abwärme, von Server- oder Batteriestationen, von Fluss-, See oder Abwasserpotentialen.

Dann gibt es noch Prüfgebiete, wo noch offen ist, ob zentrale oder dezentrale Lösungen langfristig am sinnvollsten wären. Hierfür müssen noch weitere Untersuchungen erfolgen.

Allgemeines zu Wärmepumpen-Heizungsanlagen

Wärmepumpen nehmen die Umgebungswärme aus der Luft, dem Erdreich und aus dem Grund- oder Oberflächenwasser auf und erhöhen diese mithilfe elektrischer Pumpen. Die Technik ist dieselbe wie beim Kühlschrank, nur umgekehrt: Eine natürliche Temperaturdifferenz wird ausgenutzt und die entstehende Wärme in einem Kühlmittelkreislauf mit Hilfe von Strom komprimiert und damit weiter aufgeheizt. Strom ist bei einer Wärmepumpenheizung erforderlich, um Umweltwärme auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen. Um klimaneutral zu bleiben, sollte Strom aus erneuerbarer Herstellung genutzt werden.

Ideal sind gut gedämmte Neubauten mit großflächigen Fußbodenheizungen, da diese mit niedrigen Vorlauftemperaturen funktionieren. Für Altbauten und Bestandsgebäude gibt es inzwischen Wärmepumpenanlagen, die hohe Vorlauftemperaturen ermöglichen für die modernen Radiatoren. Bei Mehrfamiliengebäuden werden Großwärmepumpen eingesetzt.

Zusätzlich spielen bei der Planung eine Rolle: die Komplexität der Anlage, der Anlagenstandort, das Nutzerverhalten und die Qualität der Installation. Deshalb sollte unbedingt ein hydraulischer Wärmeabgleich durch die Installationsfirma vorgesehen werden.

Unterscheiden muss man bei der Planung von Wärmepumpen in die Kosten der Heizanlage und in die Betriebs- und in die Erschließungskosten.

Wärmepumpen (WP) benötigen nur Strom zum Betrieb, kein Gas, kein Öl oder Holz. Für den Umbau der Wärmeversorgung auf WP für ganze Stadtviertel ist die ausreichende Dimensionierung der Stromzuleitungen ausschlaggebend. Um den steigenden Strombedarf zu decken, sind oft neu bemessene Stromleitungen in den Straßen zu verlegen.

Der jeweils erforderliche Leitungsquerschnitt ist mit dem Versorger abzuklären.
WP werden unterschieden nach der sogenannten Leistungszahl. Diese zeigt an, wie gut der eingesetzte Strom in Wärmeenergie umgewandelt werden kann. Eine Leistungszahl von 3 bedeutet beispielsweise, dass aus 1 kW Strom 3 kW Wärmeenergie erzeugt wird.

Wie viel Strom eine Wärmepumpe verbraucht, hängt von der Abstimmung zwischen Heizungsanlage und installierter Wärmepumpe, sowie von der Gebäudedämmung und welches Heizungssystem vorhanden ist, ab.
Wenn eine Wärmepumpe nicht effizient arbeitet, schnellen die Verbrauchskosten in die Höhe, der Einspar-Effekt verpufft.

80 % der Energie kommen kostenlos aus der Umgebungswärme
20 % der Energie muss als elektrischer Strom zur Verfügung gestellt werden

Drei Varianten von Wärmepumpen

Luftwärmepumpen (LWP) sind die günstigsten der drei Wärmepumpen-Arten, da keine zusätzlichen Leitungen benötigt werden. Häufig werden diese als Split-Wärmepumpe installiert, wobei das Modul zum Ansaugen der Luft im Außenbereich steht und die Komprimierung (weitere Erwärmung) im Innenbereich des Hauses stattfindet. Beim Außenaggregat ist die ausreichende Entfernung zum nächsten Grundstück zu beachten, denn die Lautstärke vom Ansaugkompressor darf den Nachbarn nicht stören.

Im Betrieb haben sie einen Geräuschpegel unter 40 Dezibel, was etwa Vogelgezwitscher entspricht und bei 5 m Abstand kaum noch zu hören ist. Im Winter ist beim Luftansaugaggregat zu beachten, dass Kondensatwasser abgegeben wird. Der Boden unter dem Aggregat sollte eine Ablaufrinne haben oder ein Auffangbehälter sollte gestellt werden können. Zu Beachten bei Frost – Abwasser rechtzeitig entfernen!

Bei der Erdwärmepumpe gibt es entweder die Variante der horizontalen, flächigen Verlegung von Erdkollektoren in Tiefen bis 2 m. Dafür sind größere Außenflächen zur Verlegung der Rohrleitungen erforderlich. Durch diese Leitungen wird die angewärmte Luft angesaugt und komprimiert. Die Verlegung kann vom Bauherren oder durch eine Erdbaufirma erfolgen.

Oder es erfolgt eine vertikale Bohrung für bis zu 100 Meter tiefe Sonden. Hierfür sind zugängliche Außenflächen zur Befahrung durch die Bohrfahrzeuge erforderlich. Diese Bohrarbeiten müssen durch ein Spezialunternehmen durchgeführt werden und kosten normalerweise mehrere Tausend Euro.

Grundwasserwärmepumpen: Es ist ein Grundstück erforderlich, mit Zugang zu stabilen Wasserressourcen. Hier sind für die Ermittlung des Wasserspiegels auf dem Grundstück zusätzlich kostenpflichtige Vorab-Probe-Bohrungen erforderlich. Wenn die Genehmigung für eine Brunnenbohrung durch das Umwelt- oder Wasseramt der Gemeinde erteilt wurde, müssen durch eine zugelassene Bohrfirma zwei Bohrlöcher gebohrt werden, um das Tiefenwasser anzusaugen.

Aus einem wird Grundwasser nach oben zur Wasserwärmepumpe gefördert. Die entnommene Wärme wird mittels WP komprimiert und das Wasser über das zweite Bohrloch wieder in den Kreislauf zurückgeführt.

Ähnlich funktioniert auch die Fluss-, See, oder Abwasserwärmepumpe, nur dass kein Tiefenwasserleiter angebohrt werden muss, sondern über Ansaugleitungen das Fluss-, See- oder Abwasser zur WP geleitet wird. Über die WP wird dem Wasser Wärme entzogen und das abgekühlte Wasser wieder in den natürlichen Kreislauf eingeleitet. Da unsere Flüsse oder Seen generell zu warm sind, ergibt sich hiermit eine Abkühlung des Wassers, was für die Lebewesen im Wasser zuträglich ist.

Betriebskosten von Wärmepumpen

Erstens müssen die Wartungskosten berücksichtigt werden, wobei Wärmepumpen im Vergleich zu anderen Heizsystemen wartungsarm sind, was daran liegt, dass keine Verbrennung stattfindet. Deswegen wird auch keine Schornsteinfeger-Zulassung benötigt. Für die Betreuung der WP ist der Abschluss eines Wartungsvertrages zu empfehlen.

Zweitens sollte man mit etwaigen Nebenkosten (Aufwendungen für den Stromzähler, Versicherungen, Stromzuleitungen usw.) rechnen.

Bei Luftwärmepumpen liegen die Betriebskosten durch den Stromverbrauch wegen der etwas geringeren Leistungszahl höher. Erd- und Wasserwärmepumpen sind sehr effizient und kostensparend (kontinuierliche Leistungszahl), dafür sind die Preise für die Erschließung und die Anschaffung weitaus höher.

Zu berücksichtigende Erschließungskosten für WP-Anlagen

Allgemein für Wärmepumpen – es muss eine ausreichend dimensionierte Stromzuleitung zur Heizung vorhanden sein, da die WP je nach Modell 2 bis 5 kW pro Stunde zieht. Egal bei welcher Wärmepumpenart – wichtig ist der energetische Standard der Gebäude, die Dämmung der Außenwand, vom Kellerfußboden und Kellerdecke und die Dämmung zum Dachgeschoss und des Daches.

Zu klären ist vorab, ob der Einbau einer Fußbodenheizung möglich ist, oder im Altbau auch einige Räume mit Heizkörpern beheizt werden müssen. Ein interessanter Nebeneffekt: Mithilfe der Wärmepumpe können im Sommer aber auch die Räume gekühlt werden.

Für die Zuführung von vorgewärmter Luft für die Erdwärmepumpe wird eine ausreichende Fläche von mehreren hundert Quadratmetern zur Verlegung der Luftrohrleitungen benötigt. Die Leitungen sollten in der Tiefe von mindestens 1,50 Metern verlegt werden.

Für Wasserwärmepumpen werden Flächen benötigt zur Niederbringung der beiden Bohrlöcher bis zum Grundwasser. Das Grundwasser sollte nicht zu tief anliegen. Zur Ermittlung sind die Zustimmung der Wasserbehörde und Probebohrungen erforderlich. Es sollten ausreichend breite Zufahrten für die Bohrfahrzeuge vorhanden sein.

Sind diese Kriterien nicht zutreffend, kann nur noch eine Luft-Wärmepumpe eingesetzt werden. Luftwärmepumpen (LWP) benötigen im Keller wenig Platz für den Komprimierer mit Wärmespeicher. Im Außenbereich muss Platz für die Luftansaugeinrichtung von ca. Breite 2 m, Höhe1,50 m, Tiefe 0,60 m, vorhanden sein, die auch wegen des Geräuschpegels um die 30-40 db (wie Wind oder Vogelgezwitscher) etwas separat stehen sollte.

Bei den Luft-Wärmepumpen sollten möglichst Fußbodenheizungen vorhanden sein, wegen der niedrigeren Vorlauftemperaturen für die Fubo-Heizung. Es können auch moderne Heizkörper eingesetzt werden, die höhere Einspeisetemperaturen benötigen und etwas teurer als Normalradiatoren sind. Dann muss die Wärmepumpe aus dem Kühlmittel die Wärmegewinnung höher komprimieren.

Tipps zum Kostensparen

1. Die richtige Dimensionierung der Wärmepumpe: Die Wärmepumpe sollte korrekt dimensioniert werden, dafür dient die Heizlastberechnung. Eine sehr knapp kalkulierte Größe der Wärmepumpenleistung reduziert zwar den Preis, aber die Pumpe würde letztlich aufgrund des erhöhten Strombedarfs nicht effizient und wirtschaftlich arbeiten, ja vielleicht sogar Schaden nehmen. Eine Heizlastberechnung (hydraulischer Wärmeabgleich) ist zu erstellen, entweder von der Heizungsfirma oder unabhängig durch eine Energieberatung.

2. Die passende Vorlauftemperatur der Heizung: Wärmepumpen sind sehr kostensparend, wenn sie in einem gut gedämmten Haus mit einer Niedrigtemperaturheizung betrieben werden. Dies spart Strom und bringt die besten Jahresarbeitszahlen ein. Wichtig ist also, dass die Differenz zwischen der Wärme aus der Luft, der Erde oder dem Grundwasser und der Vorlauftemperatur möglichst gering ist. Im Übrigen: Niedrigtemperaturheizungen – wie Fußbodenheizungen – sind beim Wärmeverbrauch bedeutend kostensparender als herkömmliche Heizkörper.

3. Installationskosten berücksichtigt? Die Installation einer Erdwärme- oder Wasser-Wärmepumpe mit den Bohr- und Aushubarbeiten ist vergleichsweise kostspielig. Achten Sie darauf, dass Sie diese Arbeiten in Ihrer Kalkulation berücksichtigen.

4. Spezielle Stromtarife: Einige Energieversorger bieten spezielle Stromtarife für Wärmepumpen-Betreiber an. Prüfen Sie, ob das in Ihrem Fall so ist und ob es sich lohnen würde, diesen in Anspruch zu nehmen.

5. Regelmäßige Sichtkontrolle: Moderne Wärmepumpen verfügen über eine Betriebsanzeige. Überprüfen Sie diese regelmäßig, so können kleinere Schäden schnell behoben werden, bevor Sie zu größeren teuren Schäden werden.

6. Förderungen: Nehmen Sie unbedingt die staatlichen Wärmepumpen-Förderungen in Anspruch. Der Energieberater klärt auch zu möglichen staatlichen Förderungen auf – derzeitig für eine neue WP-Heizung+Heizkörper sind bis 35 % Förderung möglich, im Umfang bis zu maximal 60.000 € Baukosten pro Jahr.

Auch der Einbau der Fußbodenheizung wird im Zusammenhang mit der Heizungsumstellung gefördert, mit Einbau der Heizleitungen, mit Dämmung, Einbau von Fußbodenestrich bis zum Einbau von neuem Fußbodenbelag und kann gleich von der Heizungs-Installationsfirma beantragt werden. Rechtzeitig vor Baubeginn kann ebenso die Förderung durch den Energieberater für neue Türen und Fenstern, beantragt werden.

7. Der Einbau von Dämmungen wird geförder,t mit festgelegten Uw-Werten mit Verwendungsnachweis (TNP), für die Dämmung der Außenwand, vom Kellerfußboden und Kellerdecke und von der Dämmung im Dachgeschoss. Ebenso wird der Einbau von neuen Außentüren, Thermofenstern, neuen Dachflächenfenstern, zutreffenden Elektro- und Malerarbeiten gefördert.

8. Vor Beginn der Arbeiten sind die Förderungen bei der KfW-Bank einzureichen und die Dämm-Nachweise für die Einhaltung von Uw-Werten zu erbringen. Ist die Förderung durch die Bank zugesichert, sind die Rechnungen für die Bauleistungen nachzuweisen. Ein großer Teil der Kosten für die Energieberatung kann durch die Förderung mit übernommen werden.

9. Die Stromerzeugung für eine Wärmepumpenheizung durch eine PV-Anlage ist immer sinnvoll, wenn ausreichende geeignete Dach- oder Außenflächen zur Verfügung stehen, um den Strombedarf zum Teil selber zu erzeugen.

Teil 1 der Serie findet man hier.

Teil 2 der Serie findet man hier.

Teil 3 der Serie findet man hier.

Teil 4 der Serie findet man hier.

Teil 5 der Serie findet man hier.

Teil 6 der Serie findet man hier.