Geht es um die Energiewende, spielt die Versorgung über Wärmenetze eine immer größere Rolle. Sie ist politischer Wille und eine gute Möglichkeit, den Anteil regenerativer Energien zu steigern. Um eine wirtschaftliche und sicherer Wärmeversorgung zu gewährleisten, kommen dabei meist mehrere Wärmeerzeuger zum Einsatz. Während die einen die weitestgehend konstante Grundlast abdecken, sorgen andere für die Deckung kurzzeitiger Spitzenlasten und die Überbrückung spontaner Ausfälle. Die sogenannten Spitzenlastkessel müssen im Bedarfsfall schnell einspringen.
Sie müssen hohe Leistungswerte zur Verfügung stellen und auch im Teillastbereich effizient arbeiten können. Wie Sie Spitzenlasten und Redundanzen in Nahwärmenetzen ökologisch absichern, darüber informieren wir in den folgenden Abschnitten.
Die Themen im Überblick
Immer wichtiger: Erneuerbare Energien im Fern- und Nahwärmenetz
Abhängigkeiten reduzieren, Ressourcen schonen und das Klima entlasten: So lauten die Ziele der Regierung, wenn es um die Energieversorgung in unserem Land geht. Was im Strom-Sektor schon weit vorangeschritten ist, will im Wärmebereich bisher nicht ganz klappen. Ein Grund dafür sind die vielen Teilnehmer, die in diesem Sektor mitbestimmen. Wärmenetze sollen das lösen. Sie bündeln die Versorgung vieler Anschlüsse in einer Anlage und schaffen damit zahlreiche Vorteile. Einer davon ist die Möglichkeit, erneuerbare Energien geschickter einsetzen zu können. Die meist regionalen Netze versorgen sich damit nachhaltig. Sie setzen zum Teil auf heimische Rohstoffe und sparen viel CO2 ein.
Hoher Anteil regenerativer Energie bis 2045 politisch gefordert
Spätestens mit dem Erscheinen des neuen Gebäudeenergiegesetzes ist nun klar: Eine Wärmeversorgung auf Basis fossiler Energieträger gibt es in Zukunft nicht. In § 72 des Gesetzes ist dazu zu lesen: „Heizkessel dürfen längstens bis zum Ablauf des 31. Dezember 2044 mit fossilen Brennstoffen betrieben werden.“ Gültigkeit hat das für private Hausbesitzer genauso, wie für Industriebetriebe und Betreiber von Wärmenetzen. Wer bei Planung und Erweiterung bereits heute vermehrt auf regenerative Lösungen setzt, schafft damit Anlagen, die auch den zukünftigen Anforderungen gerecht werden.
Übrigens:
Mit der kommunalen Wärmeplanung fordert der Gesetzgeber Kommunen dazu auf, Möglichkeiten der Wärmeversorgung zu prüfen. Ziel ist es dabei, neben Wasserstoff- vor allem auch Wärmenetze immer weiter auszubauen.
Attraktive Fördermittel für die Umstellung auf Nah- und Fernwärmenetze
Der regenerative Ausbau der Nah- und Fernwärme hat aber nicht nur ökologische Vorteile. Auch wirtschaftlich ist die Lösung günstig. So zum Beispiel für Anschlussnehmer. Denn diese bekommen Zuschüsse von bis zu 70 Prozent vom Staat, wenn sie ihre alte Heizung durch einen Anschluss an ein Gebäude- oder Wärmenetz ersetzen.
Zudem erfüllen Verbraucher mit dem Netzanschluss die Vorgaben aus dem Gebäudeenergiegesetz. Und das im Bestand häufig sogar einfacher als mit einer Wärmepumpe oder einer Biomasseheizung. Voraussetzung ist in Zukunft jedoch die Wärmeversorgung mit einem hohen Erneuerbare-Energien-Anteil.
Wärmeversorgung im Wärmenetz mit Grund- und Spitzenlastkessel
Wärmenetze zur gemeinsamen Versorgung mehrerer Verbraucher setzen sich im Wesentlichen aus drei Bereichen zusammen. Neben der Wärmeerzeugung gehört dazu die Wärmeverteilung im öffentlichen Raum und die Wärmeübergabe an die Verbraucher.
Geht es um Wirtschaftlichkeit, Effizienz und Nachhaltigkeit, spielt vor allem die Wärmeerzeugung eine große Rolle. Denn diese wirkt sich maßgebend auf den Verbrauch, die CO2-Emissionen und die Zuverlässigkeit des gesamten Systems aus.
Schwankende Lasten stellen Wärmeerzeuger vor große Herausforderungen
Abhängig von der Art der Anschlussnehmer, schwanken die thermischen Lasten im Laufe eines Jahres stark. So nehmen Verbraucher in den warmen Sommermonaten beispielsweise nur sehr wenig Wärme ab, während die Heizlast an eisigen Wintertagen oft um ein Vielfaches höher sein muss. Kommt ein Kessel zum Einsatz, muss dieser den großen Leistungsbereich abfahren können, ohne an Effizienz zu verlieren. Da das in der Praxis kaum möglich ist, teilen Planer die Leistung in Grundlast und Spitzenlast auf.
Aufteilung in Grund- und Spitzenlast nach Jahresdauerlinie des Wärmebedarfs
Die Grundlast ist weite Teile des Jahres konstant vorhanden. Sie fällt zum Beispiel durch die Warmwasserbereitung der Anschlussnehmer an und lässt sich gut kalkulieren. Anders verhält es sich mit der Spitzenlast. Diese ist zwar deutlich höher, dafür aber oft nur wenige Tage im Jahr in voller Höhe erforderlich. Nämlich dann, wenn die Außentemperaturen ihren Tiefpunkt erreicht haben und die Heizungen im Wärmenetz auf Hochtouren laufen.
Die folgende Grafik zeigt ein typisches Heizprofil. Experten sprechen dabei auch von einer geordneten Jahresdauerlinie des Wärmebedarfs.
Die Grundlast beschreibt dabei den schmalen Balken am unteren Rand der Grafik. Sie macht etwa 60 bis 80 Prozent der Heizarbeit eines Jahresaus. Der spitz zulaufende obere Bereich der Grafik definiert hingegen die Spitzenlast. Diese macht etwa 20 bis 40 Prozent der jährlichen Heizarbeit aus und ist in der Regel nur wenige Stunden im Jahr erforderlich.
Auswahl der Wärmeerzeuger passt sich der Grund- und Spitzenlast im Netz an
Während im heimischen Heizungskeller in der Regel ein Gerät ausreicht, um den Leistungsbereich abzufahren, ist das im Wärmenetz kaum möglich. Denn hier unterscheiden sich die Leistungswerte nicht um wenige Kilowatt, sondern oft sogar um mehrere Megawatt. Eine Möglichkeit, dieser Herausforderung gerecht zu werden, ist die Installation verschiedener Wärmeerzeuger. Während die einen konstant laufen, um dauerhaft eine annähernd gleiche Leistung zu erbringen, sind die anderen schnell regelbar und besonders flexibel.
Die folgende Grafik zeigt zwei Möglichkeiten der Anlagenplanung. In Variante 1 ergänzt ein Spitzenlastwärmeerzeuger einen Grundlastwärmeerzeuger (zum Beispiel BHKW, Solarthermie oder Biogasanlage). In Variante zwei kommen neben dem Spitzenlastwärmeerzeuger verschiedene Grundlastwärmeerzeuger zum Einsatz.
Welche Lösung infrage kommt, hängt von den individuellen Voraussetzungen ab. Für eine fundierte Planung kommt es daher darauf an, diese im Detail zu bestimmen, bevor es um die Auslegung der Grund- und Spitzenlastkessel geht.
Redundante Wärmeerzeuger sichern die Versorgung bei Ausfällen
Eine weitere Herausforderung der gemeinsamen Wärmeversorgung ist es, diese sicher und zuverlässig zu realisieren. Denn anders als bei der Versorgung eines Gebäudes fallen die Heizungen vieler Anschlussnehmer aus, wenn die zentrale Wärmeversorgung nicht mehr funktioniert. Unterbrechungen sind dabei durch fluktuierende (schwankende) Energiesysteme wie die Solarthermie sowie Umbau- oder Wartungsarbeiten (Netzausbau, Wartung von Biogasanlagen etc.) immer wieder einmal möglich.
Überbrücken lassen sie sich mit einem redundanten Heizsystem. Einfach beschrieben handelt es sich dabei um Ersatzkessel, die nur in Not- oder Störfälle zum Einsatz kommen, um die Wärmeversorgung abzusichern.
Anforderung an Redundanz- und Spitzenlastkessel im Nahwärmenetz
Die vorangegangenen Abschnitte zeigen, dass redundante Kessel und Spitzenlastkessel im Wärmenetz wichtige Aufgaben übernehmen. Um diese zu erfüllen, müssen sie besondere Eigenschaften aufweisen. Die folgende Übersicht zeigt, welche das sind:
- großer Leistungsbereich für ganzjährigen Einsatz
- hohe Energieeffizienz, vor allem im Teillastbereich
- Wirtschaftlichkeit, auch bei geringen Betriebsstunden
- zuverlässig und verfügbar bei häufigen Lastwechseln
Grundlastkessel arbeiten hingegen lange Zeit am optimalen Betriebspunkt. Sie erreichen eine hohe Betriebsstundenzahl und haben selten Lastwechsel zu bewältigen.
Flexibel: Mobile oder stationäre Containerheizung für Wärmenetze
Während für die Grundlastabdeckung kostenintensive Lösungen auf Basis regenerativer Energien zum Einsatz kommen, eignen sich für Spitzenlastkessel und redundante Kessel vergleichsweise günstige, dafür aber robuste Systeme. Da diese nur 20 bis 40 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs decken, spielt auch die Wahl der Energieträger eine untergeordnete Rolle. Wichtiger ist ein Höchstmaß an Flexibilität.
Containerheizung mit klassischen Gaskesseln erfüllen die Anforderungen im Netz
Die hohe Flexibilität, die ein Spitzenlastkessel für Wärmenetze erbringen muss, bieten konventionelle Kessel. Diese verfügen über einen großen Leistungsbereich. Sie erfüllen die oben genannten Anforderungen und sind in der Regel auch günstiger als Biogasanlagen, Blockheizkraftwerke oder große Freiflächen-Solarthermieanlagen.
Besonders interessant sind dabei sogenannte Containerheizungen (auch Heizcontainer) aus dem Bereich der mobilen Wärmeversorgung. Diese bestehen aus anschlussfertig vormontierten Heizzentrale, untergebracht in großen Frachtcontainern. Sie lassen sich nahezu überall aufstellen und ohne eigenes Technikgebäude in Betrieb nehmen. Letzteres spart nicht nur Zeit. Es senkt auch die Investitionskosten.
Ein weiterer Vorteil der Containerheizung für die Spitzenlastversorgung in Wärmenetzen ist die Flexibilität. Denn ändern sich die Voraussetzungen (zum Beispiel bei einem Netzausbau), lassen sich die Anlagen einfach austauschen oder um weitere Module erweitern. Die Leistung wächst dadurch sukzessive, passend zum langsam steigenden Wärmebedarf im Netz.
Die wichtigsten Vorteile der Heizcontainer für Spitzenlast und Redundanz im Wärmenetz:
- anschlussfertig vormontierte Anlagen
- mit allen Grundlasterzeugern kombinierbar
- in die bestehende Regelung integrierbar
- schnelle Lieferung und Inbetriebnahme
- moderne und hocheffiziente Heiztechnik
- Einsatz regenerativer Energien nach GEG
- keine zusätzlichen Räume/Gebäude nötig
- austauschbare/ erweiterbare Heizlösung
- für mobile und stationäre Einsätze geeignet
- besonders kosteneffiziente Heizlösung
Großer Leistungsbereich der Heizcontainer für Spitzenlast und Redundanz
Wie hoch die Spitzenlast ausfällt oder welche Leistung ein redundanter Kessel absichern muss, spielt keine Rolle. Denn die stationären oder mobilen Heizcontainer für Wärmenetze sind in verschiedenen Leistungsbereichen und Größen erhältlich. Angefangen von etwa 150 bis zu über 2.000 Kilowatt – und das einzeln oder miteinander verbunden, um auch größere Wärmenetze zuverlässig zu versorgen.
Die folgende Tabelle gibt einen ersten Überblick und zeigt typische Leistungsbereiche und Abmessungen von Containerheizungen als Spitzenlastkessel für Wärmenetze.
| Leistung | Temperaturbereich | Abmessungen betriebsbereit (LxBxH) | Gewicht | Elektrischer Anschluss |
|---|---|---|---|---|
| 150 kW | 20 bis 90 °C | 2.991 x 2.438 x 2.591 mm | 4,0 to | 230 V / 16A |
| 200 kW (Biomasse) | 20 bis 90 °C | 6.058 x 2.438 x 2.591 mm | 8,5 to | 230 V / 16A |
| 350 kW | 20 bis 90 °C | 2.991 x 2.438 x 2.591 mm | 4,0 to | 400 V / 16A |
| 550 kW | 20 bis 90 °C | 2.991 x 2.438 x 2.591 mm | 4,5 to | 400 V / 16A |
| 1.000 kW | 20 bis 90 °C | 6.058 x 2.438 x 2.591 | 7,5 to | 400 V / 32 A |
| 1.500 kW | 20 bis 90 °C | 6.058 x 2.438 x 2.591 | 10,0 to | 400 V / 63 A |
| 2.500 kW | 20 bis 90 °C | 6.058 x 2.438 x 2.591 | 10,0 to | 400 V / 63 A |
Die Angaben in der Tabelle verstehen sich als Richtwerte, die von Händler zu Händler unterschiedlich ausfallen können. Sie geben aber einen ersten Überblick, um Leistungswerte und Dimensionen besser abschätzen zu können.
Entscheiden Sie sich für eine solche Containerheizung als Spitzenlastkessel oder als redundanten Kessel, liefern Anbieter die Technik per Lkw. Die
Aufstellung erfolgt daraufhin per Kran an nahezu jedem Ort, wenn der Stellplatz gerade und ausreichend tragfähig ist. Voraussetzung ist darüber hinaus die Nähe zur Heizzentrale des Wärmenetzes. Außerdem müssen die nötigen Anschlüsse für Wärme (Vorlauf und Rücklauf zum Netzanschluss), Wasser und Strom verfügbar sein.
Übrigens:
Auch Containerheizungen arbeiten mit modernen Regelsystemen, die Sie optimal in die Regelung der bestehenden Anlage integrieren können. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass die Anlagen nicht mehr laufen als eigentlich nötig und regenerative Alternativen immer den Vorrang haben, wenn es um die Versorgung von Wärmenetzen geht.
Stationäre Heizcontainer als Spitzenlastkessel im Wärmenetz für höchste Flexibilität
Suchen Sie nach einer Lösung, um Spitzenlasten im Wärmenetz effizient und wirtschaftlich abzudecken? Dann kommen in der Regel stationäre Containerheizungen zum Einsatz. Diese lassen sich fest an einem Ort aufstellen und über Jahre zuverlässig betreiben. Wächst das Wärmenetz und mehr Leistung ist nötig, können Sie bestehende Container einfach erweitern. Die Anlagen sind dadurch skalierbar und bestmöglich für die Zukunft gerüstet.
Mobile Mietheizung für die Überbrückung geplanter Ausfälle der Wärmeversorgung
Geht es um die Überbrückung geplanter Ausfälle, muss es keine stationäre Heizzentrale sein. In diesen Fällen eignen sich auch mobile Heizcontainer, die Anbieter termingerecht liefern, anschließen und in Betrieb nehmen. Die flexiblen Heizlösungen schaffen die nötige Redundanz im Wärmenetz, um die eigentlichen Wärmeversorger vorübergehend zu ersetzen. Ob die Ausfälle wenige Stunden oder mehrere Wochen dauern, spielt dabei keine Rolle.
Übrigens:
Für den vorübergehenden Einsatz können Sie eine mobile Containerheizung mieten. Das senkt die Investitionskosten auf ein Minimum und kommt der Liquidität zugute. Benötigen Sie die Anlage nicht mehr, fallen auch die bedarfsgerechten Extrakosten wieder weg.
Schnell lieferbare Mietheizungen als Redundanzkessel bei ungeplanten Störungen
Eine Containerheizung mieten: Das rechnet sich auch bei ungeplanten Ausfällen. Reservieren Sie die Technik zuvor bei einem Anbieter aus Ihrer Region, ist dieser im Notfall schnell zur Stelle. Die Ausfallzeit lässt sich minimieren und Sie profitieren von einer redundanten Heizung, ohne die üblichen Nachteile (hohe Kosten, Wartung etc.) in Kauf nehmen zu müssen.
Ökologisch: Erneuerbare Energien für Spitzenlastkessel und redundante Anlagen
Wie oben erläutert, kommt es bei Spitzenlastkesseln und redundanten Wärmeerzeugern nicht nur auf Effizienz und Flexibilität an. Auch das Thema Nachhaltigkeit spielt eine wichtige Rolle. Dieser werden Sie mit den passenden Energieträgern auch mit einer Containerheizung zum Kaufen oder Mieten gerecht. Denn diese lässt sich wahlweise mit fester Biomasse, Biomethan oder Bioflüssiggas betreiben.
Pellet-Containerheizung als Spitzenlastkessel mit überschaubarer Leistung
Mit Container-Spitzenlastkesseln für Biomasse setzen Sie auf Brennstoffe aus der Region. Denn diese verbrennen Pellets, die im Container oder in einem separaten Tank lagern. Die mobilen Pellet-Heizcontainer sind meist mit einer Leistung von bis zu 200 kW verfügbar und somit für die Versorgung kleinerer Netze geeignet. Die Verbrennung von Pellets erfolgt dabei vollautomatisch. Sie ist weitestgehend CO2-neutral und unterstützt darüber hinaus die Wertschöpfung in der Region. Nachteilig ist neben der begrenzten Leistung auch die Tatsache, dass Sie Pellets in regelmäßigen Abständen neu beziehen müssen. Zudem kann es auf dem Weg vom Tank zum Brenner dazu kommen, dass die Holzpresslinge verklemmen und zum Ausfall der Anlage führen.
Biomethan im Erdgas für stationäre und langfristig genutzte Heizcontainer
Eine besonders komfortable Lösung ist die Verbrennung von Biomethan. Dabei handelt es sich um ein synthetisch hergestelltes Gas, das sich technisch nicht von Erdgas unterscheidet. Es lässt sich über den Gasanschluss beziehen und erfüllt die Vorgaben aus dem Gebäudeenergiegesetz (GEG). Der Handel basiert dabei auf einem Massenbilanzsystem. Das heißt: Sie verbrennen zwar nicht immer Biomethan, können aber sicher sein, dass die von Ihnen verbrauchte Energiemenge an anderer Stelle in das Energiesystem eingebracht und nicht anderswo genutzt wurde.
Übrigens:
Infrage kommt Biomethan für die Containerheizung, wenn Sie diese stationär als Spitzenlastkessel im Wärmenetz nutzen oder in mobiler Ausführung lange am gleichen Ort betreiben. In diesen Fällen kann sich ein Anschluss an das örtliche Gasnetz lohnen.
Bio-Flüssiggas für Spitzenlast und Redundanz ohne Erdgas oder Anschluss
Benötigen Sie einen Heizcontainer nur vorübergehend, können Sie anstelle von Biomethan auf Bio-Flüssiggas setzen. Dabei handelt es sich um regenerativ hergestelltes Propan, das unter geringem Druck in den flüssigen Zustand übergeht. In diesem lässt es sich speichern sowie transportieren und in einen lokalen Flüssiggastank umfüllen. Da das GEG auch Bio-Propan als regenerative Energiequelle zulässt, erfüllen Sie mit der Propan-Alternative alle gesetzlichen Voraussetzungen.
Infrage kommt der Bezug von Bio-Flüssiggas aber nicht nur bei spontanen Ausfällen. Auch als Spitzenlastkessel im Wärmenetz lässt sich der Energieträger einsetzen. Der Fall ist das immer dann, wenn Heizöl nicht gewünscht/erlaubt und ein Anschluss an das Gasnetz nicht möglich ist.
FAQ: Häufige Fragen zu Spitzenlast und Redundanz im Wärmenetz
Worauf kommt es bei der Wärmeerzeugung für Wärmenetze an?
Geht es um die Wärmeerzeugung in einem Wärmenetz, spielen erneuerbare Energien eine wichtige Rolle. Denn diese sorge für eine Entlastung fossiler Ressourcen. Sie schonen das Klima und unterstützen häufig auch die regionale Wertschöpfung. Wichtig ist darüber hinaus eine bedarfsgerechte Auslegung verschiedener Wärmeerzeuger. Typisch ist dabei die Kombination von lange gleichmäßig laufenden Grundlastkesseln und kurz laufenden sowie hochflexiblen Spitzenlastkesseln. Darüber hinaus sind häufig redundante Anlagen nötig, um die Wärmeversorgung auch bei geplanten sowie nicht geplanten Ausfällen weiter sicherstellen zu können.
Was zeichnet Spitzenlastkessel und redundante Kessel im Wärmenetz aus?
Während Grundlastkessel 60 bis 80 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs decken, kommen Spitzenlastkessel im Wärmenetz auf einen Anteil von 20 bis 40 Prozent. In Bezug auf Heizkosten und CO2 spielen sie dadurch eine eher untergeordnete Rolle. In puncto Flexibilität erfüllen sie dafür höchste Anforderungen. Die Anlagen verfügen über einen großen Leistungsbereich. Sie arbeiten auch im Teillastbereich effizient und bestechen durch eine sehr hohe Verfügbarkeit.
Welche Möglichkeiten gibt es zur ökologischen Spitzenlastabdeckung?
Infrage kommen verschiedene Heizsysteme, die über die zuvor beschriebenen Eigenschaften verfügen. Besonders interessant sind dabei Heizcontainer. Dabei handelt es sich um anschlussfertig vormontierte Heizungsanlagen in 10- oder 20-Zoll Frachtcontainer. Die Anlagen lassen sich mit regenerativen Energien betreiben und nahezu überall aufstellen und betreiben. Verfügbar sind stationäre sowie mobile Systeme für Pellets, Biomethan und Bio-Propan.
Warum lohnt sich der Einsatz von Heizcontainern für Wärmenetz-Betreiber?
Stationäre oder mobile Heizcontainer lassen sich nahezu überall schnell aufstellen. Sie kommen ohne separates Technikgebäude aus und sparen damit viel Geld, wenn es um den Auf- oder Ausbau von Wärmenetzen geht. Ein weiterer Vorteil ist die maximale Flexibilität. Denn die Container lassen sich auf Wunsch vorübergehend nutzen, erweitern oder austauschen, wenn sich die örtlichen Gegebenheiten geändert haben.
