Energiewende in Gießen – ein kontinuierlicher Prozess
Bild 2. Wirkungsgrade von Blockheizkraftwerken (BHKW) im Vergleich mit Großkraftwerken; Referenzkraftwerke: GuD-Kraftwerk Fortuna der Stadtwerke Düsseldorf (beste auf dem Markt erhältliche Technologie), Braunkohlenkraftwerk
Bild 3. Ganglinie der Wärmeeinspeisung in das Fernwärmenetz in Gießen, Vorschau auf das Jahr 2035
Wie in [2] beschrieben, wurde in Gießen der Umbau der Energieinfrastruktur schon vor vier Jahrzehnten gestartet. In den ersten Projekten wurden Gebäudeeinzelheizungen durch kleine, dezentrale BHKW-Anlagen mit Spitzenwärmeerzeugern ersetzt und diese „Wärmeinseln“ im Lauf der Jahre miteinander vernetzt. Mit Einbeziehung des Heizkraftwerks der Universität zu Beginn der 1990er-Jahre entstand eine ausgedehnte Fernwärmeinfrastruktur, aus der inzwischen mehr als die Hälfte der Einwohner mit Wärme versorgt werden. Der konsequente Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) an vielen Einzelstandorten innerhalb des Netzes ermöglicht inzwischen nicht nur eine hocheffiziente dezentrale und verbrauchernahe Stromerzeugung, sondern auch einen wärmeverlustarmen Wärmetransport von den einzelnen im Netz verteilten Energiezentralen an die Fernwärmeabnehmer. Schon sehr früh wurde damit begonnen, Wärme aus der Kläranlage und aus Industrieanlagen – heute als „unvermeidbare Abwärme“ bezeichnet – in das Fernwärmenetz einzukoppeln.
Parallel dazu wurden im Stadtgebiet, im Umland und in anderen Städten und Gemeinden außerhalb des Versorgungsgebiets der Stadtwerke Gießen (SWG) zahlreiche Insellösungen und kleine Wärmenetze mit eigenen Energiezentralen etabliert – überwiegend mit KWK-Anlagen ausgestattet. Der Ausbau dieser vielfältigen Strom- und Wärmeinfrastruktur wurde nur durch kontinuierliche begleitende Planungen ermöglicht. Damit haben die SWG die neuen gesetzlichen Verfügungen im Wärmeplanungsgesetz (WPG) und Gebäudeenergiegesetz (GEG) vorweggenommen.
Die Planungen werden weiter fortgeführt. Die dazu erstellte „Roadmap Wärme“ der SWG umfasst ein Paket von vielfältigen Maßnahmen, mit denen das Ziel einer vollständigen Klimaneutralität in der Wärmeversorgung erreicht werden soll. Diese Maßnahmen schließen auch die Gebäude mit ein, für die keine Aussicht auf eine netzgebundene Wärmeversorgung besteht.
Zukünftige Wärmeversorgung in Gießen
Ausbau der Fernwärmeversorgung
Mit einer Jahreswärme von 515,5 GWh beträgt der netzgebundene Anteil bereits jetzt 53,5 % des gesamtem Wärmeverbrauchs von 965 GWh der Wohn- und Nicht-Wohngebäude (WG und NG) in Gießen. Geplant ist die Steigerung dieses Anteils auf 80 % im Jahr 2045 [3]. Die Gesamtwärme wird jedoch aufgrund baulicher Sanierungsmaßnahmen bei einer Sanierungsquote von 1,5 %p.a. auf rd. 735 GWh zurückgehen. Die netzgebundene Wärme wird dann jährlich rd. 588 GWh betragen.
Wie aus Bild 3 ersichtlich wird bei der Wärmebereitstellung auf eine Vielzahl von Ressourcen zurückgegriffen. Dabei sind die lokalen bzw. regionalen Potenziale, wie EBS (Abfallwärme), KS-Verbrennung (Klärschlammverbrennung) und Wärmepumpen (WP) sowie die KWK die tragenden Größen. Da für das Jahr 2035 noch nicht komplett auf den Einsatz von Erdgas verzichtet werden kann, wird auch dann noch Importerdgas für KWK (Anteil 9,3 %) und Spitzenlasterzeugung (Anteil 3,3 %) für die Fernwärmeerzeugung eingesetzt.
Für das Jahr 2045 wird ein vollständiger Ersatz des Erdgases durch Wasserstoff oder andere klimaneutrale Energieträger (S-Fuel, Methanol usw.) vorgesehen. Dieser KWK-Wärmeanteil wird dann rd. 9 % der Jahreswärme entsprechend rd. 52 GWh betragen. Alle übrigen Ressourcen sind bereits jetzt klimaneutral und regional verfügbar bzw. bis dahin regional erschlossen.
Die aktuelle Planung zu einer Großwärmepumpe für die Nutzung der Wärme des aus der Kläranlage in die Lahn abfließenden Wassers zielt ab auf eine Gesamtjahreswärme bis 170 GWh mit einem Strombedarf von maximal 40 GWh.
Wärmeversorgung der verbleibenden, nicht an Wärmenetze angeschlossenen Gebäude
Für das Jahr 2045 wird der gesamte Gebäudewärmeverbrauch auf rd. 735 GWh veranschlagt. Der auf nicht an Wärmenetze angeschlossenen Gebäude entfallende Bedarf beläuft sich auf 145 GWh. In 2021 waren es noch rd. 450 GWh, die mehrheitlich mit Erdgas bereitgestellt wurden. Zur Vorbereitung der Umstellung der in dieser Gebäudegruppe betriebenen Einzelheizungen von Erdgas auf klimaneutrale Versorgung wird von den SWG in 2024 ein Programm zur Installation von Wärmepumpen gestartet [4].
Wesentliches Merkmal dieser Wärmepumpen ist die Teilversorgung der Gebäude, bei der ein Rest von < 20 % der Jahreswärme von den vorhanden und weiter verbleibenden, uneingeschränkt funktionsfähigen Erdgas- bzw. Heizölfeuerungen erzeugt wird. Vorgesehen sind Wärmepumpenleistungen, die nur etwa 50 bis 60 % der in den Gebäuden auftretenden Jahreshöchstlast betragen und im Regelfall als Luft-Wasser-Wärmepumpen ausgeführt werden. Dabei handelt es sich um bivalent-alternative Wärmepumpen, die bei erhöhter gebäudeseitiger Heizlast abgeschaltet werden [5]. Es wird erwartet, dass im Zuge der bauphysikalischen Sanierung der mit Einzelheizungen versorgten Gebäude der Wärmepumpenanteil kontinuierlich von rd. 80 bis 85 % auf über 95 % steigt, ohne dass die Leistung der Wärmepumpen erhöht werden muss, dass also der individuelle Wärmeverbrauch um 12 bis 15 % abnehmen wird.