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Energie aus nachwachsenden
Rohstoffen: Biogas und Bio-Erdgas

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Biogas ist ein Naturprodukt. Es entsteht bei der (anaeroben) Vergärung von Biomasse – unter Ausschluss von Sauerstoff und Licht. Es ist ein erneuerbarer Energieträger, der – auf Erdgasqualität aufbereitet – in die vorhandene Gasinfrastruktur eingespeist und gespeichert werden kann. Sämtliches bei der Erzeugung und späteren Verwendung anfallendes Kohlenstoffdioxid (CO2) stammt aus den eingesetzten organischen Rohstoffen, welche das Kohlenstoffdioxid – in der Regel über die Fotosynthese – aus der Atmosphäre entnommen und gebunden haben. Daher erfolgt Biogaserzeugung und -verwendung CO2-neutral.

Factsheet

1Biogasquellen: Nachwachsende Rohstoffe, organische Abfall- und Reststoffe

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Foto: Fynn Krüger

Als organisches Ausgangsmaterial für Biogas dienen unter anderem nachhaltig und gewässerverträglich angebaute Energiepflanzen, tierische Exkremente (Gülle, Mist) sowie kommunale und industrielle Abfall- und Reststoffe.

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

In Deutschland werden derzeit ca. 8% der landwirtschaftlich genutzten Fläche für Energiepflanzen zur Biogas-Erzeugung genutzt. Das sind rund 1,4 Mio. Hektar. Neben Mais werden insbesondere Stroh, Weizen, Gräser und Durchwachsene Silphie als nachwachsende Rohstoffe zur Biogaserzeugung genutzt.

2Dosierungseinheit

Schritt für Schritt

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Foto: Ingram Täschner

Mit einem Radlader wird die Biomasse in den Annahmebunker der Biogasanlage gefüllt. In dessen Boden befindet sich eine Dosierungseinheit, um die Silage sauber zu trennen und weiterzuleiten. Sofern auch industrielle Abfälle als "Inputstoff" verwendet werden, müssen diese vor der Verwendung durch Erhitzung von Keimen befreit werden. Dieser Prozess wird als "Hygienisierung" bezeichnet. Bei den Abfällen erfolgt die Befüllung der Biogasanlage in einer Halle, um Geruchsemissionen zu vermeiden.

3Biogasanlage: Licht aus, Luft anhalten, Vergärung starten

Schritt für Schritt

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Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Nachwachsende Rohstoffe zur Biogaserzeugung sind insbesondere Raps, Mais, Stroh, Weizen, Gras und Durchwachsene Silphie. Bei organischen Abfällen handelt es sich vor allem um Reststoffe aus der (Lebensmittel-) Industrie (z. B. Brauereirückstände oder Apfeltrester) und Agrarwirtschaft (z. B. Gülle) sowie kommunale Bioabfälle, beispielsweise aus der Biotonne oder Speiseresten.

4Fermenter

Schritt für Schritt

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Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Der Fermenter bildet das Herzstück der Biogasanlage: Hier finden die Abbauprozesse der organischen Substanzen statt, bei denen Biogas entsteht. Hier werden die Substrate durch eine Vielzahl von Mikroorganismen in einem mehrstufigen Prozess umgewandelt. Dabei werden u.a. durch sogenannte Archaebakterien die Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette der Substrate aufgespalten und in Zwischenprodukte wie Essigsäure, Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid umgesetzt. Durch die Methanogenese entsteht im Anschluss hauptsächlich durch die Reaktion von Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid Methan. Das Ergebnis dieses Prozesses sind Rohbiogas und Gärrückstände.

5Blockheizkraftwerk (BHKW)

Schritt für Schritt

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Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Das im Fermenter und Nachgährer entstandene (Roh-) Biogas ist ein brennbares Gasgemisch mit einem Methangehalt (CH4) zwischen 42 und 75 Prozent. Weitere Hauptbestandteile sind Kohlenstoffdioxid (CO2), Schwefelverbindungen und Wasser. Der Großteil der Biogasanlagen nutzt das erzeugte Biogas direkt vor Ort (ca. 90% der Anlagen). Das heißt das Biogas wird direkt am Entstehungsort mittels Kraft-Wärme-Kopplungsprozess KWK) in einem Blockheizkraftwerk zu Strom und Wärme umgewandelt.

6Sauberer Strom, der sich bezahlt macht

Schritt für Schritt

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Quelle: BDEW, Foto: Roland Horn

Der erzeugte Strom wird in der Regel in das öffentliche Stromnetz eingespeist und gemäß EEG vergütet. Die Wärme kann vor Ort genutzt, in ein Nahwärmenetz eingespeist oder wiederum für die Beheizung der Biogasanlage eingesetzt werden.

7Bio-Erdgas-Aufbereitungsanlage

Schritt für Schritt

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Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Biomethan, auch Bio-Erdgas genannt, ist aufbereitetes Biogas, welches nach der Aufbereitung die gleichen chemischen und brenntechnischen Eigenschaften wie Erdgas im öffentlichen Gasnetz besitzt und daher als Ersatz für Erdgas in das öffentliche Gasnetz eingespeist werden kann. Im Jahr 2018 waren insgesamt 213 Aufbereitungs- und Einspeiseanlagen in Deutschland in Betrieb. Sie speisten 10 TWh Biomethan ins Erdgasnetz ein.

8Einspeisanlage

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Foto: Ingram Täschner

Das aufbereitete Biogas ist in seinen chemischen und brenntechnischen Eigenschaften sowie mit seinem Energiegehalt mit Erdgas gleichzusetzen und erfüllt somit die Anforderungen, die an Erdgas im allgemeinen Netz gelten. Daher wird aufbereitetes und in das Gasnetz eingespeistes Biogas auch als Bio-Erdgas oder Biomethan bezeichnet. Für die Einspeisung von Biomethan in das Erdgasnetz ist eine Einspeiseanlage nötig, die u.a. den Druck des Gases regelt und die die brenntechnischen Eigenschaften des Biomethans überwacht. Biomethan kann grundsätzlich genauso verwendet werden wie Erdgas. Dies schließt die Strom- und Wärmerzeugung, die Verwendung als Kraftstoff und auch die stoffliche Nutzung in Industrieprozessen ein. Biomethan ist ein nahezu CO2-neutraler erneuerbarer Energieträger.

9Feuerlöschteich und Gasfackel

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Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Zu den Sicherheitseinrichtungen von Biogasanlagen gehören die Fackeln, welche im Störungsfall Biogas verbrennen, so dass Methanemissionen vermieden werden. Zudem sind in vielen Biogasanlagen Löschteiche vorhanden.

10Biogas und Landwirtschaft

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Foto: Fynn Krüger

Bei der Biogas-Produktion handelt es sich um einen nachhaltigen Kreislaufprozess, der die Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion nur geringfügig beeinflusst: In Deutschland dienen insgesamt 46,8 % der Fläche der Landwirtschaft. 7,6 % davon – also 3,6 % der Gesamtfläche – werden für den Anbau von Energiepflanzen zur Erzeugung von Biogas und Bio-Erdgas genutzt.

Foto: Fynn Krüger

Der nachhaltige Anbau nachwachsender Rohstoffe zur Biogaserzeugung trägt durch verschiedene Pflanzen und Fruchtfolgen zur Biodiversität und zur Humusbildung der landwirtschaftlichen Flächen bei. Er erhöht die Vielfalt im Landschaftsbild, verhindert bei Einhaltung der guten landwirtschaftlichen Praxis die Bodenerosion und erhöht die regionale Wertschöpfung, wodurch im ländlichen Raum Arbeitsplätze geschaffen werden.

Power-to-Gas: Stromüberschüsse im Erdgasnetz speichern und transportieren

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Regenerativer Strom aus Wind oder Sonne kann derzeit noch nicht bedarfsgerecht produziert und saisonal gespeichert werden. Mittels Elektrolyse lässt sich dieser Strom in Wasserstoff und optional in einem weiteren Schritt in Methan umwandeln. Dadurch wird er regel- und speicherbar.

Factsheet
Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Regenerativer Strom aus Wind oder Sonne kann derzeit noch nicht bedarfsgerecht produziert und saisonal gespeichert werden. Mittels Elektrolyse lässt sich dieser Strom in Wasserstoff und optional in einem weiteren Schritt in Methan umwandeln. Dadurch wird er regel- und speicherbar.

Factsheet

1Erneuerbare Stromerzeugung

Schritt für Schritt

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Foto: Ingram Täschner

Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne erfolgt nicht konstant, sondern unterliegt natürlichen Schwankungen. Mit dem zunehmenden Ausbau der Erneuerbaren Energien steigt die Notwendigkeit, die Differenzen zwischen Angebot und Nachfrage zu kompensieren. Power-to-Gas stellt dafür in Zukunft eine Option dar.

2Elektrolyse

Schritt für Schritt

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Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Die Umwandlung von Strom in synthetisches Erdgas (SNG) erfolgt in zwei Schritten: Elektrolyse und Methanisierung. Bei der Elektrolyse wird Wasser (H2O) mit Hilfe von elektrischer Energie in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) gespalten.

3Methanisierung

Schritt für Schritt

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Foto: Power-to-Gas Factsheet

Bei der Methanisierung werden deshalb in einem weiteren Verfahrensschritt aus dem Kohlendioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) das mit Erdgas nahezu identische Methan (CH4) und Wasser (H2O) erzeugt.

4Erneuerbarer Kohlenstofflieferant

Schritt für Schritt

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Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Der Wasserstoff kann direkt genutzt oder in die Erdgasinfrastruktur eingespeist werden. Der maximal zulässige Volumenanteil im Erdgasnetz ist allerdings aus technischen Gründen begrenzt. Reiner Wasserstoff ist auch nicht mit allen Erdgasanwendungen kompatibel.

5Einspeisung und Speicherung

Schritt für Schritt

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Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Das entstandene SNG wird in die Erdgasinfrastruktur eingespeist oder gespeichert.

LNG: flüssiges Erdgas – Neue
Importquellen und vielfältige Möglichkeiten

Quelle: Zukunft ERDGAS, Foto: Ilja C. Hendel

LNG sorgt für eine Diversifizierung der Erdgas-Importquellen. Mit der Verflüssigung von Erdgas zu LNG (Liquefied Natural Gas) ist vor allem eine deutliche Reduzierung des Transportvolumens verbunden. Der Energieträger kann entweder direkt zur Betankung von Lkws oder Schiffen genutzt oder in gasförmigem Zustand ins Erdgasnetz eingespeist werden.

Factsheet

1Gasanlieferung

Schritt für Schritt

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Quelle: iStock/Thinkstock, Foto: curraheeshutter

Das geförderte Erdgas wird über eine Pipeline zur Verflüssigungsanlage in einem Hafen transportiert.

Quelle: iStock/Thinkstock, Foto: tcly

Das geförderte Erdgas wird über eine Pipeline zur Verflüssigungsanlage in einem Hafen transportiert.

2Verflüssigung

Schritt für Schritt

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Quelle: BDEW

In der Verflüssigungsanlage wird das Erdgas von Schwefel, Stickstoff und Kohlendioxid gereinigt und auf etwa minus 161 Grad Celsius heruntergekühlt. Dadurch verringert sich das Volumen auf ein Sechshundertstel.

3Transport

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Quelle: iStock/Thinkstock, Foto: akiyoko

Das tiefgekühlte, verflüssigte Erdgas (LNG) wird in die Tanks eines speziellen LNG-Transportschiffs gepumpt und in den Zielhafen transportiert. Die Schiffsmotoren nutzen LNG als Antriebsenergie.

4Regasifizierung

Schritt für Schritt

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Quelle: Zukunft ERDGAS, Foto: Ilja C. Hendel

Im Zielhafen wird das LNG am LNG-Terminal aus dem Transportschiff abgepumpt und nach der Erwärmung als Erdgas in das Erdgasnetz eingespeist. Nun kann es als Heizenergie oder in der Mobilität eingesetzt werden.

5Nutzung als LNG

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Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Eine alternative Form der Nutzung ist der direkte Transport zu einer LNG-Tankstelle. Dort werden spezielle LNG-Schwerlast-Lkw mit dem verflüssigten Erdgas betankt. Auch Schiffe können LNG als Antriebsenergie nutzen.

Quelle: Zukunft ERDGAS, Foto: Oleksandr Kalinchenko/iStock/Thinkstock

Eine alternative Form der Nutzung ist der direkte Transport zu einer LNG-Tankstelle. Dort werden spezielle LNG-Schwerlast-Lkw mit dem verflüssigten Erdgas betankt. Auch Schiffe können LNG als Antriebsenergie nutzen.

6Bio-LNG

Schritt für Schritt

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Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Durch die Aufbereitung von Biogas unter sehr niedrigen Temperaturen können die unterschiedlichen Siedepunkte genutzt werden, um die Bestandteile des Rohbiogases zu trennen. Das Ergebnis sind Trockeneis und flüssiges Bio-LNG.

KWK-Gaskraftwerk

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

In Deutschland sorgen zahlreiche hocheffiziente Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen) für die gleichzeitige Produktion von Wärme zur Versorgung von Fernwärmekunden über Wärmenetze und von Strom. Mit einem Anteil von über 55 Prozent ist Erdgas der mit Abstand wichtigste Brennstoff zur Erzeugung von KWK-Strom und -wärme. Große Erdgas-KWK-Kraftwerke werden zumeist von Stadtwerken in größeren Städten zur Fernwärme- und Stromversorgung betrieben.

KWK-Gaskraftwerk

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

In Deutschland sorgen zahlreiche hocheffiziente Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen) für die gleichzeitige Produktion von Wärme zur Versorgung von Fernwärmekunden über Wärmenetze und von Strom. Mit einem Anteil von über 55 Prozent ist Erdgas der mit Abstand wichtigste Brennstoff zur Erzeugung von KWK-Strom und -wärme. Große Erdgas-KWK-Kraftwerke werden zumeist von Stadtwerken in größeren Städten zur Fernwärme- und Stromversorgung betrieben.

Blockheizkraftwerke (BHKW)

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Es existieren viele verschiedene KWK-Technologien. Neben großen Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerken (GuD) im Bereich zwischen zehn und einigen hundert Megawatt (MW) elektrischer Leistung und zahlreichen weiteren Varianten sind die sogenannten Blockheizkraftwerke (BHKW) weit verbreitet. Als BHKW wird die Einheit aus einem Verbrennungsmotor, in der Regel ein Gasmotor, und einem Stromgenerator bezeichnet. Unter Verwendung von Gas als Brennstoff treibt der Gasmotor den Generator an, der seinerseits Strom produziert. Die Motorwärme wird zur Versorgung der Wärmekunden in das (Nah-) Wärmenetz eingespeist oder direkt im Gebäude verwendet. BHKW sind von kleinen Leistungsklassen mit ein bis zwei Kilowatt (kW), z. B. für Ein- und Zweifamilienhäuser, bis zu großen Anlagen mit bis zu zehn MW elektrischer Leistung verfügbar. Ein Vorteil der Technologie ist, dass BHKW für jeden Anwendungsfall maßgeschneidert ausgelegt und flexibel – je nach Strom- oder Wärmebedarf – betrieben werden können.

Wärmespeicher

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Zahlreiche Stadtwerke haben zur zeitlichen Entkopplung und Flexibilisierung der Wärmeerzeugung aus KWK-Anlagen große Wärmespeicher installiert. Diese nehmen Wärme dann auf, wenn die Wärme-Erzeugung den Bedarf im Wärmenetz übersteigt, oder die KWK-Anlage aufgrund hoher Einspeisung von Strom aus Erneuerbaren Energien (EE) nicht läuft. In diesem Fall wird die Wärmeversorgung aus dem Wärmespeicher realisiert. Somit kann die Fahrweise der KWK-Anlage flexibel an die Erzeugung von EE-Strom bzw. an das Strompreissignal angepasst werden.

Power-to-Heat (PtH)

Foto: Ingram Täschner

Als Power-to-Heat (PtH) bezeichnet man die Umwandlung von (überschüssigem) Strom, z. B. aus Windkraftanlagen, in Wärme (Heißwasser). Dabei ist ein Power-to-Heat-Modul mit einem großen Tauchsieder vergleichbar. PtH-Module sind bereits zahlreich in Deutschland zu finden. Knapp 40 solcher Anlagen mit einer gesamten elektrischen Leistung von über 550 MW werden zumeist von Fernwärmeversorgungsunternehmen betrieben. Im System aus KWK-Anlage, Wärmespeicher und Wärmenetz kann ein PtH-Modul durch die Umwandlung von Strom in Wärme dafür sorgen, dass in Zeiten von EE-Stromüberschüssen, z.B. in Netzengpassgebieten, die Stromnetze entlastet und Abschaltungen der Windräder vermieden werden. Solche flexiblen KWK-/Wärmenetzsysteme sind Komplementäre zu den Erneuerbaren Energien und gewährleisten die Integration von EE-Strom ins Energiesystem. Dadurch steigt auch im Wärmemarkt der Anteil erneuerbarer Wärme.

Nicht nur Heizen:
Mit Erdgas lässt sich auch Klimatisieren

Foto: Ingram Täschner

Kühlung ist ebenso wie Klimatisierung für zahlreiche Branchen ein wichtiges Element der betrieblichen Abläufe. In Fleischereien ist eine ausreichende Kühlung der Waren unabdingbar. Die Klimatisierung von Patienten- und Pflegezimmern gehört in Krankenhäusern oder Heimen genauso zum Standard wie das Temperieren von Gästezimmern in Hotels. Mit Gaswärmepumpen lassen sich die vielfältigen Anforderungen an das Heizen und Klimatisieren von betrieblich genutzten Räumen und Anlagen besonders effizient erfüllen.

Factsheet
Foto: Ingram Täschner

In Gewerbebetrieben sind zwei Verfahren der Kälteerzeugung üblich: der Kompressionskälteprozess und der Absorptionskälteprozess. In beiden Fällen wird Kälte dadurch erzeugt, dass das Kältemittel bei einem niedrigen Druck verdampft. Die für die Verdampfung des Kältemittels erforderliche Wärme wird dem zu kühlenden Medium entzogen. Dadurch entsteht der Kühleffekt.

Factsheet

Kälte- und Wärmequellen

Foto: Pexels

Gas-Wärmepumpen können Wärme aus verschiedenen Quellen nutzbar machen. Drei Dinge haben diese Wärmequellen gemeinsam: Sie stehen in der Regel unbegrenzt zur Verfügung, ihre Nutzung ist kostenlos und zudem klimaschonend. Als Kältequellen kommen für eine Wärmepumpe unter anderem Umweltwärme, Abwärme oder Geothermie in Frage.

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Umweltwärmequellen:

- Umgebungsluft

- diffuse und direkte Strahlung (Solarabsorber)

- oberflächennahes Erdreich

- Grundwasser und Uferfiltrat

 

Die Außenluft ist als Wärmequelle überall und ohne Genehmigung verfügbar. Die saisonalen Temperaturschwankungen beeinträchtigen allerdings den Wärmeertrag.

Foto: Pexels

Geothermische Wärmequellen:

- Erdreich

- Thermalquellen

- Thermale Schichtenwässer

 

Das Erdreich ist ein beachtlicher Wärmespeicher: Es nimmt an seiner Oberfläche Sonnenenergie auf und speichert sie, genauso wie die im Regen enthaltene Wärmeenergie. Diese Wärme lässt sich für die Nutzung in Wärmepumpen entnehmen, zum Beispiel durch Erdwärmekollektoren, Erdwärmesonden oder durch Schlitz- oder Pfahlwände. Je nach Art und geplanter Ausführung erfordern diese Anlagen eventuell vorherige Probebohrungen oder die Genehmigung durch eine Aufsichtsbehörde.

Auch das Grundwasser ist als Wärmequelle geeignet, denn es hat eine Temperatur von etwa 8 bis 12 °C. Die Entnahme erfolgt durch eine Brunnenanlage.

Foto: Pexels

Abwärmequellen:

- Abwärme aus industriellen Prozessen

- Abwärme aus Kühlkreisläufen

- Abwärme aus Abwasser und Abluft

 

Gas-Wärmepumpen kombinieren sparsame und umweltschonende Erdgastechnologie mit der Nutzung von Umweltwärme aus verschiedenen Wärmequellen. Dass Gas-Wärmepumpen sowohl für die Beheizung als auch für das Kühlen und Klimatisieren von Betriebsräumen einsetzbar sind, zeigt auch, wie vielseitig Erdgas als Energieträger im Gewerbe ist.

Speicher und System

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Der Wärme-/Kältespeicher regelt optimal abgestimmt die Energieströme von den „Erzeugern“, z. B. einer Gaswärmepumpe, zu den „Verbrauchern“, wie Kühltruhen oder Heizkörpern. Steht nicht genügend Wärme aus Umweltenergie zur Verfügung, kann der Gasbrenner der Gaswärmepumpe auch ohne Umweltwärme im „Direktheizbetrieb“ genutzt werden. Zudem wird im Wärme-/Kältespeicher die gewonnene Umweltenergie eingelagert.

Funktionsprinzip

  • Einleitung
  • Gasmotorisch
  • Absorption

Wie funktioniert die Gaswärmepumpe?

1. Der Verdampfer entzieht der Umgebung Wärme. Dabei wechselt das im System enthaltene Kältemittel in den gasförmigen Zustand.

2. Der entstehende Dampf wird mittels eines Kompressors verdichtet und auf ein höheres Temperaturniveau gebracht.

3. Im dritten Schritt gibt das dampfförmige Kältemittel seine Wärme im Verflüssiger/Kondensator an das Heizungssystem ab und wird dabei flüssig.

4. Zum Schluss baut ein Entspannungsventil den Überdruck ab, so dass das Kältemittel wieder Umweltwärme aufnehmen und der Prozess von vorne beginnen kann.

Funktionsprinzip

  • Einleitung
  • Gasmotorisch
  • Absorption

Gasmotorische Gaswärmepumpen

Werden mit Erdgas betrieben. Um den Verdichter in Gang zu setzen, kommt ein Verbrennungsmotor zum Einsatz. Dieser sollte schallgedämmt sein, um störende Betriebsgeräusche zu vermeiden. Diese Gaswärmepumpen arbeiten primärenergetisch effizienter als Elektro-Wärmepumpen, da sich die Abwärme – welche beim Verbrennungsprozess entsteht – zusätzlich als Heizwärme nutzen lässt. Bei der gasmotorischen Wärmepumpe wird der Verdichter von einem Erdgas-Verbrennungsmotor angetrieben.

Funktionsprinzip

  • Einleitung
  • Gasmotorisch
  • Absorption

Absorptions-Gaswärmepumpen

Nutzen Erdgas anstelle elektrischer Antriebsenergie. In einem Systemkreislauf wird eine Wasser-Ammoniak-Lösung und Helium als Hilfsgas transportiert, sodass bewegliche Teile, wie z. B. Pumpen, für den Betrieb nicht erforderlich sind. Dadurch sind Absorptions-Gaswärmepumpen sehr ausfallsicher und praktisch wartungsfrei. Absorptions-Gaswärmepumpen nutzen Erdgas in einem thermischen Verdichter. In einem Systemkreislauf wird eine Wasser-Ammoniak-Lösung transportiert.

Heizen und Kühlen

Foto: Adobe Stock

Eine Gas-Wärmepumpe eignet sich besonders gut für einen geringen oder mittleren Kältebedarf. Gas-Wärmepumpen sind gleichzeitig in zwei Betriebsarten nutzbar, nämlich zur Warmwasserbereitung und zum Beheizen der Betriebsräume oder als Kühlaggregat. Auch ein Umschaltbetrieb ist möglich. Dazu wird die Fließrichtung im Gerätekreislauf einfach umgekehrt: Im Heizmodus fördert der außerhalb des Gebäudes installierte Verdichter das gasförmige Kältemittel zum Innengerät (zum Beispiel zu einem Deckenmodul) und gibt Wärme in den Raum ab. Im Kühlbetrieb wird dagegen das flüssige Kältemittel zum Innengerät transportiert.

Erdgas ist der Einstieg in den zukünftigen Kraftstoffmix, um den Verkehrssektor zu dekarbonisieren

Der Straßenverkehr verursacht annähernd 20 Prozent der Treibhausgasemissionen in Deutschland. Alternative Antriebe können einen wesentlichen Beitrag dazu leisten, den Ausstoß von Treibhausgasen und anderen Schadstoffen (SO2, NOX, Feinstaub) zu reduzieren. Erdgas und Bio-Erdgas als Compressed Natural Gas (CNG) und Liquefied Natural Gas (LNG) sind wichtige Bausteine im zukünftigen Kraftstoffmix. Dafür sprechen insbesondere die in der Gesamtbilanz um rund 25 Prozent reduzierten CO2-Emissionen im Vergleich zu Benzin. Beim Einsatz von reinem Bio-Erdgas können die CO2-Emissionen sogar um bis zu 97 Prozent gesenkt werden. Erdgasfahrzeuge emittieren so gut wie keinen Feinstaub.

Der Umstieg vom Benziner oder Diesel zum CNG-Fahrzeug ist einfach: Viele namhafte Hersteller haben Erdgasautos in ihrem Modellprogramm. Mit Reichweiten von mehreren Hundert Kilometern decken Erdgasautos die Mobilitätsbedürfnisse der allermeisten Menschen ab. Zudem gibt es in unserem Land bereits heute ein flächendeckendes Netz mit rund 850 CNG-Tankstellen - so ist bei Bedarf immer eine in der Nähe zu finden. An 102 dieser Tankstellen ist 100 Prozent Bio-Erdgas erhältlich. Zusätzlich wird an vielen der anderen Erdgaszapfsäulen in Deutschland Bio-Erdgas beigemischt.

 

CNG tanken ist preiswerter als Benzin, Diesel und LPG (Liquefied Petroleum Gas, zu Deutsch „Autogas“). Leider ist dies nicht auf den ersten Blick zu erkennen, weil der Preis für Benzin, Diesel und LPG je Liter, jener für CNG hingegen je Kilogramm angegeben wird. Ein Kilo Erdgas enthält jedoch die anderthalbfache Menge Energie eines Liters Superbenzins. Hier ist Transparenz für einen fairen Wettbewerb gefragt.

Auch im nationalen und internationalen Güterverkehr kann Gas eine Schlüsselrolle dabei spielen, den Ausstoß von Schadstoffen deutlich zu senken und so Umweltschutz- und Klimaziele zu erreichen. Wo schwere Lasten bewegt werden, kommt LNG zum Zug. Aufgrund des geringen Volumens des Kraftstoffs LNG erreichen LKW damit sehr große Reichweiten. Die Flexibilität beim Transport schwerer Waren und Güter ist vergleichbar mit konventionellen Antrieben. Seine Vorteile kann LNG auch in der Schifffahrt ausspielen. Sowohl in der Binnen- als auch in der Hochseeschifffahrt ist es eine umweltschonendere Alternative zum Schiffsdiesel. Eine Tankstelleninfrastruktur für Schwerlast-LKW und die Binnenschifffahrt befindet sich in Deutschland gerade im Aufbau.

Quartierskonzept:
Ganzheitliche integrierte Lösungsansätze schaffen Mehrwert

Quelle: Unsplash, Foto: Flo Karr

Ob Stadtteil, Viertel oder Kietz genannt: In „Quartieren” pulsiert das Leben und Gebäude unterschiedlicher Größe und Nutzungsart sorgen für Vielfalt.

 

Quartierskonzepte sind individuell auf das jeweilige Quartier angepasste Wohnkonzepte, die in der Regel auch eine dezentrale Energieversorgung integrieren . Dabei geht die Planung und Betrachtung über das einzelne Objekt hinaus und bezieht den gesamten umliegenden Lebensraum mit ein.

 

Es werden in allen möglichen Bereichen – wie Mobilität, Eigenstomversorgung, Smart Home, etc. – Beziehungen zwischen den Quartiersbewohnern intelligent ausgebaut. Hierdurch entstehen neue Formen des Zusammenlebens mit Synergieeffekten in Bezug auf Effizienz, Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung.

Viele Elemente, ein Ansatz: Ganzheitliche Lösungen für Wohnquartiere

Quelle: Unsplash, Foto: Max Böttinger

Der ganzheitliche Ansatz bietet vielfältige Chancen und Mehrwerte für die Bewohner und Nutzer. Energieeffizienz, Nachhaltigkeit (wie Ressourcenschonung durch Teilen beispielsweise beim Car-Sharing) und Wirtschaftlichkeit bis hin zu sozialen und kulturellen Aspekten (wie Kindergärten) bieten ausreichend Potentiale für ein optimales Wohnumfeld.

 

Energie:

  • Strom inklusive Beleuchtung und Mieterstrom
  • Wärme
  • Kälte
  • Erneuerbare Anteile

Wasser:

  • Trinkwasser und Abwasser

Technologie:

  • Breitband und WLAN
  • Blockchain
  • Smart Home und Assisted Living
  • Steuerung, Monitoring und Metering

Mobilität:

  • Ladestationen, Nahverkehr, Car-Sharing

Heizen, Kühlen, Klima

Quelle: Unsplash, Foto: Paul Hanaoka

Besonders bei der Energieversorgung und Energieinfrastruktur lässt sich durch Nutzung von Synergien beim Quartiersansatz eine höhere Gesamteffizienz erreichen. Elemente wie ein hoher energetischer Standard, innovative Wärmeversorgung, Abwärmenutzung und dezentrale Stromerzeugung spielen eine entscheidende Rolle und werden über intelligente Messkonzepte und die Sektorenkopplung bis hin zu integrierten Mobilitätskonzepten miteinander verbunden.

Foto: Ingram Täschner

Jede Quartierslösung ist individuell und vereint verschiedenen Elemente:

  • Niedertemperaturnetz mit zentraler Geothermie / Solarthermie /Abwärmenutzung (beispielsweise aus Gewerbeeinheiten)
  • Nutzung des Niedertemperaturnetzes als Wärmequelle in den einzelnen Häusern in Verbindung mit Wärmepumpen
  • Einbindung von Eisspeichern
  • Nahwärme aus Bio-Gas-KWK mit Einbindung von Solarthermie
  • Virtuelles Kraftwerk aus PV-Anlagen, Brennstoffzellen, KWK, E-Ladesäulen und Batteriespeicher
  • Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung

Versorgung im Quartier erzeugt spürbare Mehrwerte

Quelle: Unsplash, Foto: Maximilian Conacher

Voraussetzung für ein erfolgreiches Quartierskonzept ist eine frühzeitige Analyse und umfassende Planung, sowie ein Energiekonzept, das auch mögliche zukünftige Entwicklungen mit einbeziehen kann. Zudem sind die Nutzer soweit wie möglich in die Planung einzubeziehen. Dies trägt zur Steigerung der Akzeptanz des am Ende von allen zu tragenden Konzeptes bei.

  • Wohnumfeldverbesserung (im Bestand)
  • Bessere Luft - und generelle Umweltqualität
  • Wertsteigerung der Immobilie
  • Zufriedenheit der Nutzer
  • Energieeinsparung / Ressourcenschonende Bauweise und Nutzung (z. B. Car-Sharing)
  • Ressourcenschonende Bauweise
  • geringe Betriebskosten
  • Imagesteigerung
  • Höhere Autarkie durch dezentrale Stromerzeugung
  • Einfache kontinuierliche Optimierung zentraler Prozesse und Technologien gegenüber Einzelversorgung
  • Einfache Nachrüstung von Innovationen oder neuer technischer Standards, von denen – einmal zentral installiert – sofort und ohne Weiteres alle Nutzer profitieren. Veränderungen sind dadurch auch in Zukunft effektiv und schnell umsetzbar.

Zentrale Versorgungseinheit

Quelle: Unsplash, Foto: Gilly

Hauptbestandteil einer Quartierslösung ist meist eine zentrale Versorgungseinheit, die über ein Energienetz die einzelnen Objekte miteinander verbindet. Zentrale Elemente wie KWK-Anlagen, Geothermiebohrungen oder Eisspeicher – aber auch die Einbindung von Abwärme oder erneuerbaren Energien – lässt sich so in der Regel wesentlich effizienter und mit geringerem Aufwand realisieren gegenüber vielen kleineren Einheiten. Dies gilt auch für die Kälteversorgung über ein entsprechendes Netz.

 

Jede Quartierslösung ist individuell und vereint verschiedenen Elemente:

  • Niedertemperaturnetz mit zentraler Geothermie / Solarthermie /Abwärmenutzung (beispielsweise aus Gewerbeeinheiten)
  • Nutzung des Niedertemperaturnetzes als Wärmequelle in den einzelnen Häusern in Verbindung mit Wärmepumpen
  • Einbindung von Eisspeichern
  • Nahwärme aus Bio-Gas-KWK mit Einbindung von Solarthermie
  • Virtuelles Kraftwerl aus PV-Anlagen, Brennstoffzellen, KWK, E-Ladesäulen und Batteriespeicher
  • Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung

Heute und morgen des Energiesystems: Erneuerbare Energien

Quelle: Pexels, Foto: Pixabay

Die Erneuerbaren Energien sind die Grundlage für das Energiesystem der Zukunft. Schon heute (Stand Ende 2018) decken die Erneuerbaren Energien mehr als 38 Prozent des Bruttostromverbrauchs. Rund 53 GW installierte Leistung Windenergie an Land, 45 GW Photovoltaik, 8,5 GW Biomasse sowie rund 7 GW Wasserkraft und 7 GW Offshore-Windenergie produzierten 2018 fast 230 Milliarden Kilowattstunden. Besonders die Stromerzeugung aus Windenergie und aus Photovoltaik unterliegt naturgemäß großen Schwankungen. Die Stromversorgung ist jedoch auch heute - trotz der oben genannten, bereits großen Anteilen "grünen" Stroms - nach wie vor sicher.

Quelle: Pexels, Foto: Carl Attard

Die Erneuerbaren Energien sind die Grundlage für das Energiesystem der Zukunft. Schon heute (Stand Ende 2018) decken die Erneuerbaren Energien mehr als 38 Prozent des Bruttostromverbrauchs. Rund 53 GW installierte Leistung Windenergie an Land, 45 GW Photovoltaik, 8,5 GW Biomasse sowie rund 7 GW Wasserkraft und 7 GW Offshore-Windenergie produzierten 2018 fast 230 Milliarden Kilowattstunden. Besonders die Stromerzeugung aus Windenergie und aus Photovoltaik unterliegt naturgemäß großen Schwankungen. Die Stromversorgung ist jedoch auch heute - trotz der oben genannten, bereits großen Anteilen "grünen" Stroms - nach wie vor sicher.

Quelle: Pexels, Foto: Flickr

Um das hohe Maß an Versorgungssicherheit auch bei noch größeren Anteilen Erneuerbarer Energieträger aufrecht zu erhalten (Ziel ist, den Anteil der Erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch auf mindestens 80 Prozent bis zum Jahr 2050 zu erhöhen), sind Speichertechnologien und innovative Lösungen zur Integration dieser zusätzlichen Strommengen in das Energiesystem erforderlich: Hierfür sind Power-to-Gas-Systeme eine vielversprechende Lösung: Diese ermöglichen die Umwandlung von Strom in Gas und damit seine Speicherung. Aber auch Power-to-Heat, also die Umwandlung von Strom in Wärme, und die direkte Nutzung von Erneuerbaren-Strom in der Elektromobilität werden wichtige Bestandteile im Energiesystem von morgen sein.

Quelle: BDEW

Um das hohe Maß an Versorgungssicherheit auch bei noch größeren Anteilen Erneuerbarer Energieträger aufrecht zu erhalten (Ziel ist, den Anteil der Erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch auf mindestens 80 Prozent bis zum Jahr 2050 zu erhöhen), sind Speichertechnologien und innovative Lösungen zur Integration dieser zusätzlichen Strommengen in das Energiesystem erforderlich: Hierfür sind Power-to-Gas-Systeme eine vielversprechende Lösung: Diese ermöglichen die Umwandlung von Strom in Gas und damit seine Speicherung. Aber auch Power-to-Heat, also die Umwandlung von Strom in Wärme, und die direkte Nutzung von Erneuerbaren-Strom in der Elektromobilität werden wichtige Bestandteile im Energiesystem von morgen sein.

Alles Gute kommt von oben:
Effizienz-Kombination Brennwert + Solar

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Erdgas-Brennwertheizungen arbeiten besonders effizient, da sie die beim Heizen entstehende Abgaswärme nicht ungenutzt lassen, sondern erneut dem Heizkreislauf zuführen. Über eine Regelung wird die aktuell benötigte Heizleistung stufenlos angepasst, um nicht unnötig Energie zu verbrauchen.

Factsheet
Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Im Beispiel sehen wir ein wandhängendes Brennwertgerät*, das sich einfach mit Solarthermie-Systemen kombinieren lässt. Dieses nutzt kostenlose Sonnenenergie und kann in jeder Region für die Warmwasserbereitung eingesetzt werden. Aufgrund ihrer kompakten Abmessungen, lassen sich Brennwertgeräte sowohl in Wohn- als auch Hauswirtschaftsräumen, sowie im Keller, platzsparend unterbringen. Auch eine Einbindung als Dachheizzentrale ist möglich. Im Vergleich zu älteren Systemen lassen sich durch die Kombination von Brennwert und Solar bis zu 55 % der klimaschädlichen CO2-Emissionen einsparen.

 

* Je nach Leistungsbedarf und Raumgröße, können natürlich auch bodenstehende Kessel verwendet werden.

Nacht / Schlechtwetter

Foto: Pexels

Steht während der Nacht oder Schlechtwetterperiode keine ausreichende Wärme aus der Solarthermie oder dem Speicher zur Verfügung, übernimmt die Erdgas-Brennwertheizung die gesamte Wärmeversorgung. Sie ist in der Lage auch schwankende Leistungsanforderungen kurzfristig abzudecken.

Speicher + System

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Vom Wärmespeicher aus werden optimal abgestimmt die Wärmeströme von den „Erzeugern“, wie z. B. einer Brennwertheizung oder der Solaranlage zu den „Verbrauchern“ wie der Dusche oder Waschbecken geregelt. Im Wärmespeicher wird vorrangig Solarenergie in Form von Warmwasser gespeichert. Damit jederzeit Wohlfühlwärme bereit gestellt werden kann, heizt die Brennwerttherme bedarfsgerecht und modulierend hinzu. Die benötigte Größe des Wärmespeichers ist davon abhängig, ob neben der Warmwasserbereitung auch eine solare Heizungsunterstützung geplant ist. Im Beispiel wird ein Speicher gezeigt, welcher für beide Einsatzzwecke ausgelegt ist.

Solarmodule

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren nutzen die Sonnenstrahlung zur Wärmegewinnung und geben die gewonnene Energie an den Wärmespeicher des Systems ab. Mit einer Kollektorfläche von 1 bis 1,5 qm pro Person können im Jahr bis zu 60 % des Energiebedarfs bei der Warmwasserbereitung abgedeckt werden – von Mai bis September sogar bis zu 100 %!

 

Soll neben der Warmwasserbereitung auch die Raumheizung mit Solarenergie unterstützt werden, ist eine Kollektorfläche von 2 bis 4 qm pro Person erforderlich. Je nach Dämmstandard des Hauses, lassen sich so 10 bis 30 % – in Niedrigenergiegebäuden bis zu 50 % – der Brennstoffenergie einsparen.

Dachheizzentrale

Flexible Aufstellmöglichkeiten: Vor allem in Neubauten können Sie Ihr Gerät nach Wunsch auch platzsparend unter dem Dach platzieren.

Wie funktioniert eine Erdgas-Brennwertheizung im Detail?

1. Das Erdgas verbrennt unter Luftzufuhr. Dabei entsteht nutzbare Verbrennungswärme.

 

2. Die Wärme wird mittels Wasser im Heizungsvorlauf zum Heizungssystem und in den Wärmespeicher transportiert.

 

3. Durch Abkühlung der Verbrennungsgase (Abgase) unter den Taupunkt von ca. 55°C wird die im Wasserdampf enthaltene Energie in Form von Verdunstungswärme freigesetzt. Das dabei entstehende Kondensat wird in die Kanalisation abgeleitet.

 

4. Die Nutzung der Kondensationswärme (latente Wärme) führt zu einem zusätzlichen Wärmegewinn von bis zu 11 %.

Heizung

Foto: Bosch Thermotechnik/Buderus Deutschland

Das Heizungssystem eines Gebäudes sollte unter Berücksichtigung von Design und Komfort genau auf die Heizlast abgestimmt und individuell raumweise zu regeln sein. Um den größtmöglichen Solaranteil im Heizkreislauf zu erzielen, kommt es vor allem auf die Heizungsregelung an. Sie ist für das perfekte Zusammenspiel der einzelnen Systemkomponenten erforderlich. Abhängig von der Raumtemperatur und der Witterung, berechnet sie, wann es sinnvoll ist „zuzuheizen” und wann die erzielten Solarerträge für einen ausreichenden Wärme- und Warmwasserkomfort sorgen.

Strom und Wärme selbst erzeugen: mit Kraft-Wärme-Kopplung

Foto: Pexels

Blockheizkraftwerke (BHKW) arbeiten nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung und werden schon seit Jahren zur dezentralen Erzeugung von Wärme und Strom eingesetzt – gerade in Gewerbe und Industrie. Für die verschiedenen Anwendungsbereiche werden BHKW-Anlagen in einem weiten Leistungsbereich angeboten, bis hin zu mehreren Megawatt Leistung. Als Mini-BHKW werden Blockheizkraftwerke bezeichnet, die maximal 50 kW elektrische Leistung aufbringen. Diese Anlagen sind sehr kompakt gebaut, in der Regel direkt anschlussbereit und besonders für kleine bis mittlere Gewerbeeinheiten geeignet. Auch Anlagen größerer Leistung sind als sogenannte Containerlösungen anschlussfertig verfügbar.

Foto: Pexels

BHKW können schon in kleinen Gewerbeeinheiten erheblich zur Senkung der Energiekosten beitragen. Sinnvoll ist die Investition in ein BHKW aber auch in Hotels oder größeren Fertigungsbetrieben mit einem konstant hohen Energiebedarf. Mit dem Einsatz eines dezentralen BHKW lassen sich gegenüber einer herkömmlichen Gas-Niedertemperaturheizung bis zu 36 Prozent der Energiekosten einsparen.

Factsheet

Überschüsse zahlen sich aus:
Einspeisung ins Stromnetz

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Jede Kilowattstunde Strom, die selbst erzeugt und verbraucht wird, reduziert die Strombezugskosten. Überschüssig erzeugter Strom kann ins Netz eingespeist werden und wird vergütet.

Starke Leistung:
Ökonomisch und ökologisch

Foto: Pexels

Im Verbund mit einem oder mehreren Heizkesseln sollte ein BHKW die Grundlast der Wärmeerzeugung abdecken oder mindestens 4.000 Betriebsstunden im Jahr erreichen. Besonders wirtschaftlich arbeiten BHKW dann, wenn sie mit 4.500 oder mehr Betriebsstunden im Jahr gefahren werden. Bedarfsspitzen decken modular zuschaltbare konventionelle Heizgeräte ab, zum Beispiel klassische Erdgas-Brennwertkessel.

 

BHKWs sind für viele Branchen eine attraktive Lösung für die Energieversorgung, denn die gleichzeitige Erzeugung von Wärme und Strom ist ökologischer und effizienter als die getrennte Erzeugung.

Effizienter Betrieb,
hoher Wirkungsgrad

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Der Vorteil von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen liegt in ihrer besonders effizienten Betriebsweise. Während bei der konventionellen Stromerzeugung die anfallende Wärme zum Teil ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird, wird sie bei KWK-Anlagen nutzbar gemacht: als Heizwärme und in Gewerbebetrieben auch als Prozesswärme.

 

Blockheizkraftwerke erreichen einen Gesamtwirkungsgrad von über 90 Prozent. Die elektrischen Wirkungsgrade liegen bei Anlagen in der gewerblichen Nutzung bei etwa 40 Prozent; die thermischen Wirkungsgrade variieren zwischen etwa 60 Prozent bei den kleinen und ca. 45 Prozent bei den großen Motoren. Durch die Kopplung des BHKW mit Adsorptionskältemaschinen kann auch der Kältebedarf abgedeckt werden.

Ausgereifte Technik,
flexible Einsatzmöglichkeiten

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Zur möglichst optimalen Nutzung der von ihnen erzeugten Wärmeenergie werden BHKW oft in bestehende Heizsysteme integriert. Deshalb sollte bereits in der Planungsphase die technische Kompatibilität von Heizungssystem und BHKW systematisch gesichert werden: Das gilt vor allem für die hydraulischen Verhältnisse in Wärmeverteilungssystemen, für das Mess- und Regelsystem sowie für den Stromanschluss. Neben dem eigentlichen BHKW-Modul enthalten die Systeme oft auch Warmwasser- und Wärmespeicher.

Funktionsprinzip

  • Einleitung
  • Otto-Motor-Heizgerät
Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Wärme und Strom aus einem Gerät:
So funktioniert die Kraft-Wärme-Kopplung.

 

Eine KWK-Anlage besteht aus einem Erdgas-Verbrennungsmotor und einem Generator. Das System erzeugt Wärme und Strom. Der Strom wird vorrangig für den Eigenbedarf und die Heizwärme zur Deckung des Gebäudewärmebedarfs sowie zur Warmwasserbereitung genutzt. Nicht selbst genutzter Strom kann in das öffentliche Stromnetz eingespeist und durch den regionalen Netzbetreiber vergütet werden.

Funktionsprinzip

  • Einleitung
  • Otto-Motor-Heizgerät

Mehr als heiße Luft: So funktioniert das Otto-Motor-Heizgerät.

 

1. Das KWK-System arbeitet nach dem Prinzip der internen Verbrennung im Ottomotor. In diesem wird Erdgas mit angesaugter Luft vermischt und mit Hilfe eines Zündfunkens zur kontrollierten Explosion gebracht.

2. abei entstehen Verbrennungsgase, welche sich ausdehnen. Der verursachte Überdruck setzt eine Kolbenbewegung in Gang. Diese wird auf eine Welle übertragen, die den Generator zur Stromerzeugung antreibt.

3. Entstehende Abwärme wird für Raumheizung und Warmwasserbereitung genutzt.

Gasspeicher in Deutschland: Gesicherte Erdgasversorgung

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Die 49 deutschen Untertage-Gasspeicher an 38 Standorten können gut 23 Mrd. m3 Arbeitsgas aufnehmen. Das entspricht rund einem Viertel der in Deutschland im Jahr 2018 verbrauchten Erdgasmenge. Die deutsche Gaswirtschaft verfügt damit über das größte Speichervolumen in der Europäischen Union.

Gasspeicher in Deutschland: Gesicherte Erdgasversorgung

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Die 49 deutschen Untertage-Gasspeicher an 38 Standorten können gut 23 Mrd. m3 Arbeitsgas aufnehmen. Das entspricht rund einem Viertel der in Deutschland im Jahr 2018 verbrauchten Erdgasmenge. Die deutsche Gaswirtschaft verfügt damit über das größte Speichervolumen in der Europäischen Union.

Standorte der deutschen Untertage-Erdgasspeicher

Quelle: Niedersächsisches Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie, BDEW; Stand: 03/2019

Die 49 deutschen Untertage-Gasspeicher an 38 Standorten können gut 23 Mrd. m3 Arbeitsgas aufnehmen. Das entspricht rund einem Viertel der in Deutschland im Jahr 2018 verbrauchten Erdgasmenge. Die deutsche Gaswirtschaft verfügt damit über das größte Speichervolumen in der Europäischen Union.

Standorte der deutschen Untertage-Erdgasspeicher

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Die 49 deutschen Untertage-Gasspeicher an 38 Standorten können gut 23 Mrd. m3 Arbeitsgas aufnehmen. Das entspricht rund einem Viertel der in Deutschland im Jahr 2018 verbrauchten Erdgasmenge. Die deutsche Gaswirtschaft verfügt damit über das größte Speichervolumen in der Europäischen Union.

Import-Pipeline

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Deutschland ist aktuell zu über 90 Prozent auf Importe von Erdgas angewiesen. Im Wesentlichen aus den Produzentenländern Russland Niederlande und Norwegen gelangen die Erdgas-Importmengen per Pipeline nach Deutschland. Geringe Mengen werden auch aus Dänemark bezogen. Die inländische Eigenproduktion lag 2017 nur noch bei rund 6 Prozent vom deutschen Erdgasbezug. Das deutsche Erdgasnetz ist gut in das wachsende europäische Erdgasversorgungsnetz integriert.

Foto: Ingram Täschner

Deutschland ist aktuell zu über 90 Prozent auf Importe von Erdgas angewiesen. Im Wesentlichen aus den Produzentenländern Russland Niederlande und Norwegen gelangen die Erdgas-Importmengen per Pipeline nach Deutschland. Geringe Mengen werden auch aus Dänemark bezogen. Die inländische Eigenproduktion lag 2017 nur noch bei rund 6 Prozent vom deutschen Erdgasbezug. Das deutsche Erdgasnetz ist gut in das wachsende europäische Erdgasversorgungsnetz integriert.

Hybridheizung: Die Kombination von Wärmeerzeugung aus Erdgas und Strom

Foto: Bosch Thermotechnik/Buderus Deutschland

Kombigeräte vereinen die Vorteile einer Erdgas-Brennwertheizung und einer Luft- / Wasser-Wärmepumpe. Die intelligente Steuerung optimiert das Zusammenspiel der Wärmeerzeugungseinheiten hinsichtlich Effizienz und Wirtschaftlichkeit.

Factsheet

Wie funktioniert eine Hybridheizung?

Animation: BDEW

Eine Hybridheizung besteht aus drei Komponenten: einer Gas-Brennwerttherme, einer Luft-/Wasser-Wärmepumpe und einer intelligenten Steuerungseinheit. Hybridheizungen werden als Kombigerät oder in getrennten Modulen angeboten.

 

Das Brennwertgerät nutzt Erdgas als Energieträger und arbeitet aufgrund der zusätzlichen Nutzung der in den Abgasen sowie im Wasserdampf enthaltenen Kondensationswärme sehr effizient.

Animation: BDEW

Die Luft-/Wasser-Wärmepumpe integriert Umweltwärme und erzeugt aus 1 Kilowattstunde (kWh) Strom in der Regel über 3 kWh Heizenergie.

 

Die intelligente Steuerung arbeitet mit einer Logik, die die Effizienz von Brennwertheizung und Wärmepumpe abgleicht und jeweils die aktuell kostengünstigere oder emissionsärmere Technologie auswählt.

Animation: BDEW

Drei Betriebsweisen sind möglich:

a. Im CO2- bzw. energetisch optimierten Betrieb wird möglichst viel Kohlendioxid eingespart.

b. Beim kostenoptimierten Betrieb wird das Modul mit dem aktuell günstigeren Energieträger genutzt.

c. Bei der temperaturgeregelten Betriebsart arbeitet je nach Außentemperatur das Brennwertgerät oder die Wärmepumpe.

Erdgas-Brennwertheizung:
Stand der Technik

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Erdgas-Brennwertheizungen arbeiten besonders effizient und energiesparend, da sie die bei der Verbrennung entstehende Abgaswärme zusätzlich nutzbar machen und dem Heizungs- system zuführen. Über eine Regelung wird die aktuell benötigte Heizleistung stufenlos an die Nutzungszeiten und -bedingungen angepasst, um nicht unnötig Energie zu verbrauchen.

Factsheet

Speicher + System

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Vom Wärmespeicher aus werden optimal abgestimmt die Wärmeströme von den „Erzeugern“, wie z. B. einer Brennwertheizung oder der Solaranlage, zu den „Verbrauchern“ wie Dusche oder Waschbecken geregelt. Im Wärmespeicher wird vorrangig Solarenergie in Form von Warmwasser gespeichert. Damit jederzeit Wohlfühlwärme bereit gestellt werden kann, heizt die Brennwerttherme bedarfsgerecht und modulierend hinzu. Die benötigte Größe des Wärmespeichers ist davon abhängig, ob neben der Warmwasserbereitung auch eine solare Heizungsunterstützung geplant ist. Im Beispiel wird ein Speicher gezeigt, welcher für beide Einsatzzwecke ausgelegt ist.

Dachheizzentrale

Flexible Aufstellmöglichkeiten: Vor allem in Neubauten können Sie Ihr Gerät nach Wunsch auch platzsparend unter dem Dach platzieren.

Wie funktioniert eine Erdgas-Brennwertheizung?

1. Das Erdgas verbrennt unter Luftzufuhr. Dabei entsteht nutzbare Verbrennungswärme.

 

2. Die Wärme wird mittels Wasser im Heizungsvorlauf zum Heizungssystem und in den Wärmespeicher transportiert.

 

3. Durch Abkühlung der Verbrennungsgase (Abgase) unter den Taupunkt von ca. 55°C wird die im Wasserdampf enthaltene Energie in Form von Verdunstungswärme freigesetzt. Das dabei entstehende Kondensat wird in die Kanalisation abgeleitet.

 

4. Die Nutzung der Kondensationswärme (latente Wärme) führt zu einem zusätzlichen Wärmegewinn von bis zu 11 %.

Technik der Zukunft: die Brennstoffzelle

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Neben Blockheizkraftwerken (BHKW), werden auch Brennstoffzellen-Heizgeräte Wärme und Strom aus einem Gerät liefern. Auch sie arbeiten nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Mit einem feinen Unterschied: Die eingesetzte Primärenergie Erdgas wird nicht „heiß verbrannt“, sondern elektrochemisch in Energie umgewandelt.

Factsheet
Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Brennstoffzellen-Heizgeräte eignen sich für die komplette Wärmeversorgung im Haus und können sowohl im Neubau als auch bei der Modernisierung eingesetzt werden. Warmes Wasser und Heizwärme können fast vollständig vom Brennstoffzellen-Heizgerät zur Verfügung gestellt und in einem Wärmespeicher bevorratet werden. Nur bei Spitzenlasten, z. B. bei besonders niedrigen Außentemperaturen, schaltet sich das integrierte Brennwertgerät zu.

Factsheet

Einspeisung

Quelle: BDEW, Foto: Roland Horn

Jede Kilowattstunde Strom, die selbst erzeugt und verbraucht wird, reduziert die Strombezugskosten. Überschüssig erzeugter Strom kann ins Netz eingespeist werden und wird vergütet.

Eigenstromnutzung

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Mit einer innovativen Strom erzeugenden Heizung reduzieren sich die Energiebezugskosten deutlich. Durch die gleichzeitige Stromerzeugung können in der Regel ca. 60 % des Haushaltsstrombedarfs durch die Eigenproduktion abgedeckt werden.

Pufferspeicher

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Brennstoffzellen-Heizgeräte sollten in Kombination mit einem Pufferspeicher betrieben werden. So kann auch bei höherem Heiz- und Warmwasserbedarf über einen längeren Zeitraum eine gleichmäßige Wärmeerzeugung garantiert werden. Zudem wird häufiges Ein- und Ausschalten des Geräts vermieden.

Funktionsprinzip

  • Einleitung
  • Animation
  • PEM
  • SOFC
Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Brennstoffzellen-Heizgeräte sollten in Kombination mit einem Pufferspeicher betrieben werden. So kann auch bei höherem Heiz- und Warmwasserbedarf über einen längeren Zeitraum eine gleichmäßige Wärmeerzeugung garantiert werden. Zudem wird häufiges Ein- und Ausschalten des Geräts vermieden.

Funktionsprinzip:
So funktioniert die Brennstoffzelle

  • Einleitung
  • Animation
  • PEM
  • SOFC

Eine Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden – der Anode (Minuspol) und der Kathode (Pluspol). Sie sind getrennt durch den Elektrolyt mit einer festen, ionendurchlässigen Membran. Jede der Elektroden ist mit einem Katalysator beschichtet, z. B. Nickel oder Platin. Nachdem Wasserstoff der Anode zugeführt wurde, teilt er sich in Elektronen und Protonen. Die freien Elektronen werden als brauchbarer elektrischer Strom durch den äußeren Kreislauf genutzt. Die Protonen breiten sich durch den Elektrolyt zur Kathode aus. An der Kathode verbindet sich der Sauerstoff aus der Luft mit Elektronen aus dem äußeren Kreislauf und Protonen. Gemeinsam ergeben sie Wasser und Wärme.

Funktionsprinzip

  • Einleitung
  • Animation
  • PEM
  • SOFC
Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Bei der Protonenaustauschmembran Brennstoffzelle (engl. Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC), oder auch Polymerelektrolyt Brennstoffzelle (engl. Polymer Electrolyte Fuel Cell, PEFC) genannt, handelt es sich um eine Niedertemperaturbrennstoffzelle, die bei Betriebstemperaturen von ca. 50-100°C arbeitet. Als Elektrolyt kommt eine Polymermembran zum Einsatz.

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Vor- und Nachteile

Wesentliche Vorteile der PEM Brennstoffzelle sind ein gutes dynamisches Verhalten, wodurch dieser Brennstoffzellentyp für die ganzjährige Hausenergieversorgung gut geeignet ist.

 

Nachteile sind hohe Anforderung an die Reaktionsgaserzeugung bezüglich sehr niedriger Kohlenmonoxidgehalte sowie ein aufwändiges Wassermanagement.

Funktionsprinzip

  • Einleitung
  • Animation
  • PEM
  • SOFC
Foto: Bosch Thermotechnik/Buderus Deutschland

Bei der Festoxidbrennstoffzelle (engl. Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) handelt es sich um eine Hochtemperaturbrennstoffzelle, die bei Betriebstemperaturen von ca. 800-1000°C arbeitet. Als Elektrolyt kommt ein fester keramischer Werkstoff zum Einsatz.

Foto: Bosch Thermotechnik/Buderus Deutschland

Vor- und Nachteile

Wesentliche Vorteile der Festoxidbrennstoffzelle sind die Unempfindlichkeit gegenüber Kohlenmonoxid (CO) im Reaktionsgas sowie ein einfacher Systemaufbau.

 

Nachteile sind, bedingt durch die hohen Betriebstemperaturen, hohe Werkstoffansprüche und lange Aufwärmphasen.

Smart Home

Foto: Bosch Thermotechnik/Buderus Deutschland

In einem Smart Home werden im Haus oder in der Wohnung verwendete Geräte und Anwendungen, wie z. B. Leuchten, Haushaltsgeräte oder Jalousien sowie die zugehörigen Bedienelemente vernetzt. So werden anwenderspezifische, automatisierte und fernsteuerbare Abläufe über eine drahtlose Funktechnologie oder ein leitungsgebundenes Bussystem ermöglicht. Die Heizungs- und Lüftungstechnik, die interne und externe Kommunikationstechnik, die Multimedia- und Sicherheitstechnik können ebenfalls in das Netzwerk integriert werden. Das Smart Home gewährleistet dem Nutzer eine bessere Wohn- und Lebensqualität, mehr Sicherheit und eine effizientere Energienutzung.

Beleuchtung

Foto: Elektro+/Jung

Eine klassische Funktion in einem Smart Home ist die automatische, bedarfsangepasste Beleuchtung in Verbindung mit einer Steuerung von individuellen Raumszenen. Das bedeutet, dass mit nur einem Tastendruck oder Sprachbefehl die verschiedenen Leuchten oder Verschattungsanlagen im Haus einzeln oder gemeinsam geschaltet und gedimmt werden können. Die gewünschten Szenen oder Lichtstimmungen werden einmal vom Nutzer festgelegt und können immer wieder aufgerufen, aber auch verändert werden. Die Beleuchtung kann gleichzeitig über eine Aktivierung durch Präsenz- oder Bewegungsmelder für den präventiven Einbruchschutz genutzt werden.

Sicherheit

Foto: Elektro+/Hager

Eine wichtige Anwendung ist eine automatische oder von Nutzer festgelegte Aktivierung eines Alarmsystems, von Videoaufzeichnungen über die Türkommunikation sowie einer Anwesenheitssimulation bei Abwesenheit der Nutzer. Das Smart Home erkennt dabei auch die Entfernung der Nutzer vom eigenen Haus über die Position des eingebundenen Smartphones. Vergessene Verbraucher, wie zum Beispiel die nicht ausgeschaltete Kaffeemaschine, gehören damit ebenfalls der Vergangenheit an. Nähert sich ein Nutzer dem Haus, so werden automatisch die Komfortfunktionen des Hauses wieder aktiviert.

Heizung und Lüftung

Foto: Bosch Thermotechnik

Ein Beispiel für die größtmögliche Effizienz bei Vernetzung unterschiedlicher Systeme ist die Verknüpfung der Heizungsanlage, des Wärmeerzeugers, der Lüftungs- oder Klimatisierungsanlage sowie der Verschattungsanlage. Die Verschattungsanlage (Raffstore, Textilscreens, Markisen etc.) werden in Abhängigkeit der Innen- und Außentemperatur entweder zur Nutzung oder Abschattung der Sonnenenergie genutzt. Die Temperaturfühler in den einzelnen Räumen sowie eine lokale Wetterprognose geben den restlichen Bedarf an Heiz- oder Kühlenergie an den Wärmeerzeuger oder die Klimatisierung vor. So wird mit minimalem Energieaufwand der maximale Komfort für die Nutzer des Hauses erreicht.

Bedienung

Foto: Elektro+/Gira

Neben der Möglichkeit der manuellen Bedienung vor Ort über „klassische“ Bedienelemente wie Schalter, Taster oder Bildschirme gewinnt die Steuerung mittels mobiler Endgeräte, wie Smartphones oder Tablets, sowie Sprache zunehmend an Bedeutung. Ein breites Spektrum verschiedener Apps ermöglicht sowohl die komfortable Bedienung vor Ort über das Heimnetzwerk als auch von unterwegs über die mobile Internetverbindung.

Datensicherheit

Foto: Bosch Thermotechnik

So vielfältig und angenehm die Funktionen in einem Smart Home auch sind, ist gerade bei einer ausgeprägten Vernetzung der Komponenten auf den Schutz der eigenen Daten zu achten. Vernetzte Geräte tauschen ständig Signale und Daten untereinander aus. Sensible Daten wie An- und Abwesenheitszeiten oder Nutzerverhalten müssen daher geschützt werden. Als erster Schritt sollte somit das System physisch gesichert sein. Datenleitungen und Geräte sollten so untergebracht werden, dass kein unbefugter Zugriff darauf hat. Das System sollte weiterhin durch sichere Passwörter geschützt werden. Hierfür sollte eine Kombination aus mindestens 8 Buchstaben, Ziffern, Satz- und Sonderzeichen sowie Groß- und Kleinschreibung verwendet werden.

Smarte Haushaltsgeräte

Foto: Hausgeräte+/Miele

Das Interesse und das Angebot an smarten und vernetzten Hausgeräten wächst stetig. Neben mehr Komfort bieten sie häufig zusätzlichen Mehrwert, indem Apps zum Beispiel Tipps zur Wäschepflege und Programmwahl bei der Waschmaschine geben oder Anleitungsvideos und Rezeptideen beim Kochen liefern. Immer mehr Anbieter von Haushaltsgeräten bauen die Möglichkeiten aus, Waschmaschine, Wäschetrockner oder Backofen über einen Sprachassistenten zu steuern und deren jeweiligen Status abzufragen. Mögliche Befehle wie „sag mir, wie lange die Waschmaschine noch läuft“ oder „schalte den Backofen aus“ machen den extra Gang in den Keller oder in die Küche überflüssig. Das ist nicht nur für Menschen, die in ihrer Bewegungsfähigkeit eingeschränkt sind, praktisch, sondern erleichtert den Alltag in jedem Haushalt.

Ein wertvoller Beitrag zum Klimaschutz:
Dezentrale Stromerzeugung für Mehrfamilienhäuser.

Foto: Stock

Mit Mieterstrom leisten Vermieter/Wohnungsbaugesellschaften und Mieter einen wertvollen Beitrag zum Klimaschutz. Vor Ort produzierte Energie ist besonders effizient und umweltschonend, weil durch Erzeugung und Verbrauch am gleichen Ort lange Transportwege entfallen. Die Mieter profitieren von der Energiewende mit Preisvorteilen aus der dezentralen Stromerzeugung mit erneuerbaren Energien.

 

Hierzu wird die Immobilie mit einer Photovoltaikanlage (PV-Anlage) und/oder einem Mini-Blockheizkraftwerk (Mini-BHKW) zur Stromerzeugung ausgestattet.

 

Mieterstrom mittels Mini-BHKW ist besonders attraktiv, wenn die bestehende Heizungsanlage nicht effizient genug arbeitet und auf dem Prüfstand steht. Denn neben dem Strom wird auch günstig Wärme produziert. Weiterer Vorteil: Der Jahresprimärenergiebedarf des Mehrfamilienhauses wird maßgeblich verringert. Dies führt zu einer deutlich besseren Bewertung der Immobilie z. B. im Energieausweis und bei weiteren gesetzlichen Verordnungen.

Funktionsprinzip

Quelle: Pexels, Foto: Katarzyna Iwańczuk

So funktioniert Mieterstrom:

  1. Strom sowie gegebenenfalls Wärme werden direkt vor Ort mittels Mini-BHKW und / oder PV-Anlage erzeugt.
  2. Der vor Ort erzeugte Strom wird den Mietern besonders günstig angeboten.
  3. Öffentliches Stromnetz: Nicht verbrauchter Strom wird ins Netz eingespeist.
  4. Überschuss: Entsprechend der Gegebenheiten kann zu viel erzeugter Strom auch gespeichert werden.
  5. Eventuell benötigter Reststrom wird aus dem Stromnetz bezogen.
  6. Zuverlässige und transparente Abwicklung durch Einsatz von innovativen Messkonzepten.

Eigenstromerzeugung im Mehrfamilienhaus

Quelle: Pexels, Foto: Pixabay

Was ist Mieterstrom?

In einem Satz: Eigenstromerzeugung und -vermarktung in Mehrfamilienhäusern.

  • Der vor Ort erzeugte Strom wird direkt im Objekt an die Kunden/Mieter vermarktet
  • Die Stromerzeugung kann mit einem BHKW und/oder einer PV-Anlage erfolgen
  • Häufig befindet sich die Stromerzeugungsanlage im Eigentum eines Contractors

 

Was sind die wichtigsten Gründe für Mieterstrom?

  • Chancen für die einzelnen Marktteilnehmer anheben
  • Teilhabe an der Energiewende
  • Kostenersparnis für Mieter
  • Aufwertung der Liegenschaft

Erfolgsfaktoren für
wirtschaftlichen Betrieb

Quelle: AdobeStock, Foto: morane
  • Die Liegenschaft muss ausreichend groß sein (d. h. niedrige spezifische Investitionen)
  • Der Anteil der im Objekt verbleibenden Strommenge muss möglichst hoch sein
  • Die laufenden Kosten für Abrechnung, Bilanzierung etc. müssen möglichst niedrig sein
  • Mit zunehmender Umsetzung von Mieterstrom Senkung der laufenden Kosten möglich

 

Eine globale Aussage zur Wirtschaftlichkeit von Mieterstrommodellen ist nicht möglich, sondern hängt von vielen Faktoren ab (spez. Investitionen, Preise, Strom- und Wärmebedarf, Anzahl der Kunden, etc.). Die Wirtschaftlichkeit muss individuell für jedes einzelne Projekt berechnet werden.

Wirtschaftlich für
Mieter und Vermieter

Quelle: Adobe Stock, Foto: reimax16

Der Mieter profitiert …

  • weil er erstmals die Vorteile der Energiewende selber nutzen kann.
  • weil er die Energiewende aktiv unterstützen kann.
  • weil er ein günstiges und preisstabiles Stromangebot bekommt.

 

Der Vermieter profitiert …

  • weil sein vermieteter Wohnraum durch die Stromerzeugung vor Ort noch attraktiver wird.
  • weil er durch den günstigen Strom die Vermietbarkeit seiner Wohnungen verbessert.
  • weil er von der Planung bis zum Betrieb alles aus einer Hand bekommt.
  • weil er das Risiko des „Mieterstrom-Modelles“ im Rahmen einer Contracting-Lösung an den Contractor weiter reichen kann.

Trinkwasser

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Öffentliche Wasserversorgung nutzt nur knapp 3% der verfügbaren Wasserressourcen

 

Deutschland ist ein wasserreiches Land: Im langjährigen Mittel stehen pro Jahr 188 Milliarden Kubikmeter Wasser zur Verfügung. Die Wasserentnahme aller Wassernutzer beträgt 33,1 Milliarden Kubikmetern. Insgesamt werden gut 17% des jährlichen Wasserdargebotes dem Wasserkreislauf entnommen und diesem nach Gebrauch wieder zugeführt. Etwa 83% des Wasserdargebotes werden nicht genutzt.

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Wasserversorgungsunternehmen fördern überwiegend Grundwasser

 

Grundwasser ist mit einem Anteil von 62,2% die überwiegend genutzte Ressource für die Wassergewinnung der öffentlichen Wasserversorgung in Deutschland. Die natürliche Grundwassererneuerung setzt dabei eine Grenze für die Wasserentnahme der Wasserversorgungsunternehmen. Zweite wichtige Ressource für die Trinkwassernutzung ist mit einem Anteil von 29,8% Oberflächenwasser einschließlich angereichertem und uferfiltriertem Grundwasser. Quellwasser ist frei zutage tretendes Grundwasser und trägt mit 8,0% zur Bedarfsdeckung bei.

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Haushaltswasserverbrauch konstant

 

Im Zeitraum von 1990 bis 2017 hat sich der personenbezogene Wassergebrauch um 16% verringert. Der durchschnittliche Wassergebrauch der Bevölkerung betrug 2017 pro Einwohner und Tag 123 Liter.

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

65,3 Milliarden EURO seit 1990 investiert

 

Um den Verbrauchern jederzeit ein qualitativ hochwertiges Trinkwasser in ausreichender Menge anbieten zu können, investieren die Wasserversorgungsunternehmen kontinuierlich zur Erhaltung, Modernisierung und zum weiteren Ausbau der Versorgungsanlagen. Insgesamt sind von der öffentlichen Wasserversorgung im Zeitraum von 1990 bis 2016 65,3 Milliarden Euro in Wassergewinnung, Aufbereitung und Speicherung, in Wassertransport- und Wasserverteilungsanlagen sowie für Zähler und Messgeräte investiert worden. In Deutschland verfügt jedes an die öffentliche Wasserversorgung angeschlossene Wohngebäude über einen Wasserzähler.

Erdgasnetz

Foto: C. Bach

Unter dem Erdgasnetz wird das Rohrleitungssystem verstanden, welches zur Verteilung des Gases vom Erzeuger bis zum Verbraucher dient. Es wird dabei zwischen Hoch-, Mittel-, und Niederdruckleitungen unterschieden. Das Erdgasnetz kann zusätzlich zu seiner Verteilfunktion auch eine Speicherung des Erdgases, durch Druckerhöhung des im Rohrsystem befindlichen Gases, übernehmen. Das Erdgasnetz in Deutschland hat eine Länge von rund 500.000 Kilometern. Die Druckstufen im Gasnetz sind;

 

Niederdruck: bis einschließlich 100 Millibar

Mitteldruck: über 100 Millibar bis einschließlich 1 bar

Hochdruck: über 1 bar

 

2017 betrug der Erdgasverbrauch in Deutschland 994 Mrd. kWh.

Erdgasspeicher

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Unter einem Erdgasspeicher versteht man einen zumeist unterirdischen Speicher in den, z. B. in abnahmeschwachen Zeiten, Erdgas aus dem normalen Verteilungsnetz eingespeist wird. Das gespeicherte Gas kann bei Bedarf wieder in das Versorgungsnetz eingespeist werden, womit die Versorgungssicherheit erhöht wird. Die 50 deutschen Untertage –Gasspeicher an 39 Standorten können gut 24 Mrd. m³ Arbeitsgas aufnehmen. Das entspricht einem Viertel der in Deutschland im Jahr 2017 verbrauchten Erdgasmenge. (Stand 2017)

Gastankstellen

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

Gastankstellen sind Anlagen zum Versorgen und Betanken der gasbetriebenen Fahrzeuge mit Treibstoff. Deutschlandweit gibt es ca. 860 Erdgas-Tankstellen. Heute ist an 126 Erdgastankstellen 100 Prozent Bio-Erdgas erhältlich. An jeder dritten der insgesamt rund 900 Erdgaszapfsäulen in Deutschland wird Bio-Erdgas beigemischt, sodass derzeit rein rechnerisch ein Anteil von 20 Prozent am vertankten Erdgas regenerativ ist. (Stand 2017)

Stromnetz

Quelle: BDEW, Foto: Roland Horn

Rund 36 900 Kilometer Höchstspannungsleitungen vernetzen Deutschland. Dieses Stromnetz, das mit Spannungen von 220 und 380 Kilovolt betrieben wird, bildet die Grundlage für eine sichere Stromversorgung. Um vor allem die an Land und vor der Küste geplanten Windparks optimal in das Stromnetz zu integrieren und die Weiterleitung des dort erzeugten Stroms in die Verbrauchszentren zu gewährleisten, ist ein weiterer Ausbau erforderlich. Bis 2020 muss das Höchstspannungsnetz laut Studien der dena um bis zu 4.300 Kilometer ausgebaut werden, damit der Windstrom von Nord nach Süd fließen kann.

Quelle: BDEW, Foto: Roland Horn

Spannungsebenen Stromnetz:

 

Niederspannung: bis einschließlich 1 Kilovolt

Mittelspannung: über 1 bis einschließlich 72,5 Kilovolt

Hochspannung: über 72,5 bis einschließlich 125 Kilovolt

Höchstspannung: über 125 Kilovolt

2017 betrug der Netto-Stromverbrauch in Deutschland 530 Mrd. kWh.

Wärmenetze

Quelle: BDEW, Foto: Swen Gottschall

In Deutschland werden von den Wärmeversorgern 26.400 Kilometer Wärmetrassen und 100 Kilometer Kältenetze betrieben. Über 372.000 Fernwärmeanschlüsse wurden 5,7 Millionen Haushalte mit Fernwärme versorgt. (Stand 2017)

 

Im Jahr 2017 betrug die Nettowärmeerzeugung für die leitungsgebundene Wärmeversorgung über Wärmenetzsysteme in Deutschland rund 139 Mrd. kWh. Mit 60 Mrd. kWh (43 Prozent) wurde der größte Teil dieser Nah- und Fernwärme aus Erdgas erzeugt. Stein- und Braunkohle trugen zusammen rund 26 Prozent (36 Mrd. kWh) zur Erzeugung bei. Bereits 14 Prozent der Fernwärme werden aus Erneuerbaren Energien erzeugt.

In privaten Haushalten wird die Fernwärme zum größten Teil für Raumwärme genutzt. Der Wärmeverbrauch in der Industrie ist eher von konjunkturellen Entwicklungen abhängig; die Betriebe des Verarbeitenden Gewerbes nutzen Fernwärme und Fernkälte zumeist in Industrieprozessen. Im Sektor Gewerbe/Handel/Dienstleistungen spielt neben der Nutzung für Raumwärme auch die Verwendung zur Warmwasserbereitung und für weitere Heiz- und Kühlprozesse eine Rolle.

Factsheet

IKT-Infrastruktur

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Aktuell besitzen bereits mehr als 75 Prozent der Haushalte in Deutschland einen Internet-Anschluss mit 50 Mbit/s oder mehr. Der Mobilfunkstandard LTE erreicht inzwischen sogar mehr als 95 Prozent der Haushalte. Noch schnellere Glasfaser-Direktanschlüsse (FTTB/H) sind immerhin schon für rund sieben Prozent der deutschen Haushalte verfügbar.

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Um den Ausbau digitaler Hochgeschwindigkeitsnetze in Deutschland zu beschleunigen, haben Bundestag und Bundesrat dem vom BMVI entworfenen Gesetz zur Erleichterung des Ausbaus digitaler Hochgeschwindigkeitsnetze, kurz DigiNetz-Gesetz, zugestimmt. Bei neuen Straßen und Neubaugebieten müssen Glasfaserkabel künftig mitverlegt werden. Das gilt auch bei der Erschließung von Gewerbegebieten. Dabei sollen die Glasfaserkabel bis zu den einzelnen Gebäuden verlegt werden. (Quelle: BMVI, Februar 2019)

 

Viele kommunale Versorgungsunternehmen sowie die Energie- und Wasserwirtschaft treiben den Ausbau digitaler Infrastruktur insbesondere in ländlichen Regionen voran.

Abwasser

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In Deutschland sind über 96 Prozent der Gesamtbevölkerung an die öffentliche Kanalisation angeschlossen.

 

Das heißt, das Abwasser der Haushalte wurde in der öffentlichen Kanalisation gesammelt - rund 540.723 Kilometer Abwasserkanäle - und in Kläranlagen geleitet. In öffentlichen Kläranlagen werden jährlich insgesamt etwa 10,07 Milliarden Kubikmeter Abwasser behandelt (Quelle: BMU, Februar 2019).

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97 Prozent der kommunalen Abwässer in Deutschland werden mit dem höchsten EU-Standard behandelt, dies ist die biologische Behandlung mit Nährstoffelimination, das heißt die dritte Reinigungsstufe entsprechend der EU-Kommunalabwasserrichtlinie.

 

Die Entwicklung der Investitionen in der öffentlichen Abwasserbeseitigung steht in engem Zusammenhang mit der Weiterentwicklung der Anlagen zur Abwasserbeseitigung, also der Kanalnetze und der Kläranlagen. Technische Weiterentwicklungen finden gerade in der Abwasserentsorgung kontinuierlich statt. Das bewirkt auch einen weiterhin hohen Investitionsbedarf. Er lag in 2014 bei 4,8 Mrd. Euro (Quelle: Stat. Bundesamt & BDEW, 2016)