Ther­mi­sche Netze und Wär­me­ver­bün­de wei­ter­den­ken

Ver­dich­ten, ver­net­zen, trans­for­mie­ren

Be­ste­hen­de Wär­me­ver­bün­de und ther­mi­sche Netze müs­sen nicht neu er­fun­den wer­den, um er­neu­er­bar zu wer­den. Viel Po­ten­zi­al steckt in der In­fra­s­truk­tur, die be­reits im Boden liegt. Die­ses lässt sich durch zu­sätz­li­che An­sch­lüs­se, den Zu­sam­menschluss be­nach­bar­ter Ver­bün­de, tie­fe­re Vor­lauf­tem­pe­ra­tu­ren und die In­te­gra­ti­on orts­ge­bun­de­ner Wär­me­quel­len er­schlies­sen. Weil nicht jedes Netz die­sel­be Lö­sung braucht, be­ginnt ei­cher+­pau­li mit einer sys­te­ma­ti­schen Be­ur­tei­lung. Dar­aus ent­steht ein Trans­for­ma­ti­ons­pfad, der sich Schritt für Schritt um­set­zen lässt.

Ver­dich­ten nach innen: Po­ten­zi­a­le im be­ste­hen­den Ge­biet nut­zen

Nicht jede Weiterentwicklung beginnt mit einer neuen Leitung. Häufig liegt das grösste Potenzial entlang bestehender Trassen, wo Gebäude noch fossil beheizt werden. Strengere Vorgaben beim Heizungsersatz und steigende Kosten für erneuerbares Gas machen einen Fernwärmeanschluss für viele Eigentümerschaften attraktiv. Jeder zusätzliche Anschluss lastet die vorhandene Infrastruktur besser aus. Die Zahl der Anschlüsse allein ist dabei nicht massgebend. Ebenso wichtig ist ihre Leistung, die Wärmebezugsdichte und die langfristige Entwicklung des Wärmebedarfs. Energetische Sanierungen senken den Bedarf, neue Nutzungen erhöhen ihn. Potenzialanalyse, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und hydraulische Prüfung gehören deshalb zusammen.

Ther­mi­sche Netze zu­sam­mensch­lies­sen: Kos­ten sen­ken, Re­si­li­enz stei­gern

Liegen Wärmeverbünde nahe beieinander, lohnt sich die Prüfung eines Zusammenschlusses. Bestehende Energiezentralen lassen sich übernehmen, ergänzen oder gezielt ersetzen. Ein grösserer Verbund senkt die spezifischen Investitionskosten pro Anschluss. Zudem lassen sich die Erzeugungsanlagen besser aufeinander abstimmen. Holzkessel in Kaskadenschaltung reagieren zum Beispiel flexibel auf die Heizlast und arbeiten effizienter. Ringschlüsse erhöhen zusätzlich die Versorgungssicherheit. Ob diese Vorteile tatsächlich entstehen, hängt von Leitungskapazitäten, Temperaturniveaus und Betriebsweise ab. Ein Zusammenschluss ist deshalb mehr als ein Leitungsprojekt: Er braucht ein abgestimmtes Erzeugungs-, Netz- und Betriebskonzept. Beim Wärmeverbund Rüchi in Rheinfelden hat eicher+pauli den Zusammenschluss zweier thermischer Netze mit Abwärmenutzung begleitet. Die Leistungen reichten von der Sanierung der alten Heizzentrale bis zu Massnahmen an kritischen Netzstellen.

Netz­hy­drau­lik im Griff: STA­NET-Be­glei­tung

Jede neue Anschlussgruppe und jeder Zusammenschluss verändert die Hydraulik eines Netzes. eicher+pauli simuliert mit der Netzberechnungssoftware STANET Druckverhältnisse, Durchflüsse und Regelstrategien. So zeigen sich Engpässe, bevor ein Gebäude angeschlossen ist. Ausserdem wird frühzeitig klar, wann ein Netzausbau nötig ist. Als begleitendes Verdichtungsmonitoring liefert STANET während der gesamten Umsetzung eine verlässliche Grundlage für Investitionsentscheide.

Vor­lauf­tem­pe­ra­tur sen­ken und Nie­der­tem­pe­ra­tur-Teil­net­ze bil­den

Durch Sanierungen verändern sich die Ansprüche der angeschlossenen Gebäude. Oft genügt heute eine tiefere Vorlauftemperatur, und das bringt mehrere Vorteile. Tiefere Temperaturen erleichtern die Einbindung von Wärmepumpen und erneuerbaren Wärmequellen. Sie reduzieren die Wärmeverluste und vermindern thermische Spannungen in den Leitungen. Für ein Netz in Bern zeigte eine Machbarkeitsstudie von eicher+pauli, dass sich die Temperatur ohne zusätzliche bauliche Massnahmen absenken lässt. Lässt sich nicht das ganze Netz umstellen, bieten sich Niedertemperatur-Teilnetze an, etwa für Neubauten, Sanierungscluster oder Areale. In einer solchen hybriden Netzarchitektur senken die Teilnetze die Rücklauftemperatur im Hochtemperaturnetz. Gleichzeitig binden sie ortsgebundene Quellen ein und erschliessen neue Kundengruppen, bei geringen Verteilverlusten und Investitionskosten.

Spit­zen­last de­ka­r­bo­ni­sie­ren

Eine erneuerbare Grundlast allein macht einen Wärmeverbund noch nicht fossilfrei, denn vielerorts decken Öl oder Gas weiterhin die Spitzenlast. Für eine vollständig erneuerbare Versorgung stehen vier kombinierbare Strategien zur Verfügung:

• Holzkessel-Kaskaden passen sich flexibel an die Heizlast an, besonders in Kombination mit Ringschlüssen.
• Thermische Speicher glätten den Leistungsbedarf, erhöhen den Grundlastanteil und lassen sich auch dezentral platzieren.
• Ein Technologie-Mix aus Wärmepumpe und Holzkessel koppelt Strom- und Wärmeversorgung. Power-to-X ergänzt die Optionen.
• Aktives Lastmanagement nutzt Bedarfsprognosen, verschiebt Lasten und setzt bei Spezialverbrauchern lokale Booster-Wärmepumpen ein.

Welche Kombination trägt, hängt vom Lastprofil, den verfügbaren Quellen und der bestehenden Infrastruktur ab. Das Konzept muss zudem zeigen, wie die Versorgung bei Ausfällen gesichert bleibt.

Orts­ge­bun­de­ne Um­welt­wär­me und Ab­wär­me ein­bin­den

Quellenstrategisch denken heisst: nicht nur Technik ersetzen, sondern fragen, welche Wärmequellen vor Ort vorhanden sind und wie sie zum Netz passen. Umweltwärme, etwa aus einem See, kann bestehende Erzeugungsanlagen ergänzen oder teilweise ersetzen. Dasselbe gilt für Abwärme aus Industrie, Gewerbe oder Rechenzentren. Mit einem Source-to-Network-Assessment gleicht eicher+pauli Quelle und Netz systematisch ab. Es klärt, welches Potenzial vorhanden und nachhaltig nutzbar ist und ob eine Bewilligung möglich ist. Ausserdem zeigt es, wie sich die Quelle hydraulisch ins bestehende Netz einbinden lässt. Bei Abwärme gehören ein Backup-Konzept und ein Contracting-Modell mit dem Wärmelieferanten dazu. Ihr volles Potenzial entfaltet eine neue Quelle im Zusammenspiel mit Wärmepumpen, thermischen Speichern, Verdichtung oder Niedertemperatur-Teilnetzen. So erfolgt die Transformation evolutionär statt revolutionär.

Wärme und Kälte ge­mein­sam pla­nen

Viele bestehende Wärmeverbünde sind rein auf Heizen ausgelegt. Gleichzeitig wächst der Kältebedarf, vor allem in Gewerbe und Industrie, und Einzellösungen verursachen hohe Investitionskosten. Wärme-Kälte-Hybride und Anergienetze verbinden beides. Sie nutzen Abwärme und Umweltwärme gemeinsam und ermöglichen Freecooling. Mit neuen Tarifmodellen erschliessen sie zudem zusätzliche Schlüsselkunden. Ausgangspunkt ist eine gemeinsame Potenzialanalyse von Wärme- und Kältebedarf. Der See-Energieverbund Meggen veranschaulicht den Ansatz: Eine Wärmepumpe deckt die Grundlast, der See dient als Wärmequelle und stellt über Freecooling zugleich Kälte bereit. eicher+pauli hat dafür die Machbarkeitsstudie erstellt und die Energiezentrale geplant. Auch das Anergienetz Thalwil verbindet Abwärmenutzung, ortsgebundene Umweltwärme, Wärmepumpen und Freecooling.

Strom und ther­mi­sche Ener­gie in­te­gral be­trach­ten

Wärmepumpen, Speicher und Lastmanagement verknüpfen die Stromversorgung mit der Wärme- und Kälteversorgung. Deshalb optimiert eicher+pauli Strom, Wärme und Kälte nicht getrennt. Bedarf, Erzeugung, Speicherung und Betrieb werden gemeinsam betrachtet. Nur so lassen sich Varianten auf derselben Grundlage nach Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit beurteilen.

Vom Ein­zel­pro­jekt zum kla­ren Trans­for­ma­ti­ons­pfad

Nicht jeder Wärmeverbund braucht dieselbe Lösung. Ein Portfolio-Screening bewertet jeden Verbund nach Potenzial, Wirtschaftlichkeit und Dringlichkeit und ordnet ihn einem Entwicklungspfad zu. Infrage kommen vier Wege: verdichten und weiterbetreiben, mit Nachbarnetzen zusammenschliessen, auf Niedertemperatur umbauen oder geordnet stilllegen und durch Quartierwärme ersetzen. Eine Stilllegung kann sinnvoll sein, wenn die Anschlussdichte sinkt oder Sanierungen den Bedarf deutlich reduzieren. Dasselbe gilt, wenn nach dem Ende der Lebensdauer zentraler Komponenten hohe Investitionen anstehen. Aus der Zustandsbeurteilung entstehen priorisierte Investitionspfade und belastbare Entscheidungsgrundlagen. Sie lassen sich schrittweise umsetzen und mit STANET begleiten. So wird die Transformation weder zum pauschalen Technologiewechsel noch zur Sammlung isolierter Projekte. Sie wird zur gezielten Weiterentwicklung bestehender Infrastruktur.