Vom Eigenheim bis zur Industrieanlage: Die Publikation „Systemlösungen im Wärmesektor“ präsentiert kurz und übersichtlich 52 Steckbriefe zu sektorenübergreifenden Technologien für die Wärmebereitstellung aus erneuerbaren Energien.
Die Veröffentlichung aus der Fokusheft-Reihe des BMWi-Förderbereichs „Energetische Biomassenutzung“ beschreibt Trends der Wärmenutzung in Deutschland und mit den 52 Technologie-Steckbriefen die Vielfalt im Wärmemarkt. Viele davon sind für die energetischen Hausrenovierung geeignet.
Hier liefert die praktische Handreichung neben einem Systemschaubild und einer Kurzbeschreibung in einer standardisierten Tabelle Informationen zum Einsatzgebiet, zur Größe, zur systemtypische Höhe der Wärmebereitstellung, Investitionskosten, Betriebskosten, den Bedarf an Brennstoffen und elektrischer Energie, eine Spannbreite der spezifischen Treibhausgasemissionen sowie Vor- und Nachteile.
Hintergrund: Wärmeversorgung aus 100 % erneuerbaren Energien
Die internationalen und deutschen Klimaschutzziele stellen Deutschland vor die Herausforderung, in kurzer Zeit eine umfassende Neugestaltung der Wärmeversorgung umzusetzen. Durch effiziente Technologien sollen fossile Energieträger ersetzt werden. Gleitzeitig muss auch der Wärmebedarf grundsätzlich – beispielsweise durch eine intelligente Gebäudesanierung mit integrativen Energiekonzepten – stark verringert werden.
Ziel muss es sein, eine Wärmeversorgung aus 100 % erneuerbaren Energien zu erreichen. Nur so wird es möglich sein, den Wärmesektor klimaneutral werden zu lassen und die gesteckten Klimaschutzziele zu erreichen. Wärme aus Biomasse ist in diesem Zusammenhang die bisher mit Abstand größte erneuerbare Wärmequelle.
Sie ist zuverlässig, bezahlbar und bei Verwendung nachhaltig gewonnener Brennstoffe und moderner Technik umweltschonend. Jedoch stagniert die Wärmewende seit einigen Jahren und neue Lösungen sind notwendig, um die avisierten Ziele einer klimaneutralen Energieversorgung zügig zu erreichen.
Dabei ist der Wärmebereich inhomogen und kleinteilig und damit besonders komplex. Für neue Impulse zur Wärmewende sind kosteneffiziente und umweltverträgliche Lösungen nötig. Hierzu braucht es neue Technologiekonzepte, deren Anwendung und Auswirkungen in verschiedenen Wärmemärkten zu analysieren sind.
Es stellt sich – auch vor dem Hintergrund begrenzter Ressourcen und künftiger Kostenentwicklungen – die Frage, welche quantitative und qualitative Rolle die Wärme- bzw. die gekoppelte Wärme-Strom-Nutzung der Biomasse in Relation und Kombination zu anderen EE-Wärmeoptionen in den Wärmemärkten der Zukunft einnehmen kann.
Forschungsprojekt BioPlanW
In Zusammenarbeit des Deutschen Biomasseforschungszentrums (DBFZ) mit dem Leipziger Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und dem Center for Environmental Systems Research (CESR) der Uni Kassel untersuchte das interdisziplinäre Projekt BioPlanW (FKZ-Nr. 03KB113) drei Jahre lang die Zukunftsperspektiven der Wärmeerzeugung aus Biomasse.
Dabei wurden ausgehend vom aktuellen Stand der Wärmebereitstellung aus Biomasse und anderen erneuerbaren Energien Versorgungsszenarien mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien entwickelt. Diese beziehen die aktuellen Analysen der Biomassepotenziale, politische Erwartungen an den Ausbau der erneuerbaren Energien und die Entwicklung des Gebäudebestandes wie auch Technologieinformationen zu verschiedenen erneuerbaren Komponenten umfassend ein.
Kernstück der Ergebnisse: 52 Technologie-Steckbriefe
Die Ergebnisse des Forschungsprojektes wurden nun unter der Bezeichnung Systemlösungen im Wärmesektor – 52 Modellkonzepte für eine klimaneutrale Wärme als eigenständige Publikation veröffentlicht. Die Technologie-Steckbriefe beschreiben folgende Systeme:
● Scheitholzofen mit Wassertasche in Kombination mit solarthermischer Anlage
● Scheitholzvergaserkessel in Kombination mit solarthermischer Anlage
● Monovalente Pelletheizung (Kessel)
● Pelletheizung (Kessel) in Verbindung mit solarthermischer Anlage
● Integrierter Pelletbrenner mit Solarthermie
● Vergaser für Holzpellets mit motorischem Kleinst-BHKW
● Holzpelletvergaser mit BHKW bzw. später Brennstoffzelle in Kombination mit Solarthermie und Photovoltaik
● Kraft-Wärme-Kopplung auf Basis Holzpellets in Kombination mit Wärmepumpe und Photovoltaik
●Vergaser für torrefizierte Holzpellets mit motorischem Kleinst-BHKW
● Kraft-Wärme-Kopplung auf Basis torrefizierter Holzpellets in Kombination mit Wärmepumpe und Photovoltaik
● Holzhackschnitzel-Heizkessel mit Solarthermie
● Elektrodirektbeheizung in Kombination mit Solarthermie
● Elektrische Luft/Wasser-Wärmepumpe mit PV-Stromversorgung
● Elektrische Sole/Wasser-Wärmepumpe mit PV-Stromversorgung
● Elektrische Luft/Wasser-Wärmepumpe in Kombination mit solarthermischer (Vor-)Erwärmung und PV-Stromversorgung
● Elektrische Sole/Wasser-Wärmepumpe in Kombination mit solarthermischer (Vor-)Erwärmung und PV-Stromversorgung
● Wärmepumpe mit PV-Strombereitstellung in Verbindung mit wasserführendem Scheitholzofen
● Wärmepumpen-Kombination mit Pelletkessel und Photovoltaik
● Biomethan-Gas-Brennwertheizkessel
● Biomethan-Gas-Brennwertheizkessel in Verbindungmit solarthermischer Anlage
● Biomethan-Gas-Brennwertheizkessel in Verbindungmit Scheitholzofen
● Gas-Brennwertheizkessel
● Gas-Brennwertheizkessel in Verbindung mit solarthermischer Anlage
● Gas-Brennwertheizkessel in Verbindungmit Scheitholzofen
● Gas-Brennstoffzelle mit solarthermischer Wärmebereitstellung zum Einsatz von Biomethan
● Gas-Brennstoffzelle mit solarthermischer Wärmebereitstellung
● Gas-Brennstoffzelle in Kombination mit Gas-Brennwertheizkessel und Solarthermie
● Biomasse-Direktzugabefeuerung
● Holzhackschnitzel-Heizkessel
● Holzvergasung mit anschließender direkter Gasfeuerung
● Holzvergaser-Gasturbinen-Heizwerk
● Stahlkoks aus Biokohle
● Biomethan-Direktfeuerung
● Biomethan-Niedertemperaturkessel
● Biomethan-Gasturbinen-Heizwerk
● Biomethan-Brennstoffzelle
● Hochtemperatur-Wärmepumpe mit solarthermischer Vorheizung und Biomethan-BHKW-Back-up
● Kombisystem aus Solarthermie, Wärmepumpe und Holzhackschnitzel-Heizkessel
● Elektro-Lichtbogen
● Gas-Niedertemperaturheizkessel
● Gas-Heizkessel
● Gas-Direktfeuerung
● Gasturbinen-Heizwerk
● Gas-Brennstoffzelle
● Kohle-Direktzugabefeuerung
● Stahlkoks aus Steinkohle
● Holzhackschnitzelvergaser-BHKW mit Übergang auf Brennstoffzelle ab 2035 (kaskadiert)
● Hochtemperatur-Wärmepumpe mit Solarthermie und Spitzenlast-Biomethan-BHKW
● Gasturbinen-Dampf-Heizkraftwerk (GuD)
● Müllheizkraftwerk in Verbindung mit Holzhackschnitzel-Heizkessel
● Kohle-Heizkraftwerk mit Holzhackschnitzel-Mitverbrennung
● Kohle-Heiz-Kraftwerk für leitungsgebundene Wärme
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