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Stadtentwicklung
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Die Wärmelinien (auch Wärmeliniendichte) bezeichnet die Wärmemenge, die pro Meter Straßenlänge pro Jahr transportiert wird (typischerweise in kWh/(m*Jahr)). Sie ist ein wichtiger wirtschaftlicher Kennwert für Wärmenetze:
Hohe Wärmeliniendichte = effizientes System (mehr Abnehmer pro Leitungsmeter Wärmenetz)
Niedrige Wärmeliniendichte = höhere Wärmeverluste und Kosten pro transportierter Energieeinheit
In dicht bebauten Gebieten ist die Wärmeliniendichte hoch und macht Wärmenetze wirtschaftlich. In Vorstädten oder ländlichen Gebieten sinkt sie deutlich, was die Wirtschaftlichkeit von Wärmenetzen einschränkt.
Der Wärmebedarf bezeichnet die Energiemenge, die benötigt wird um ein Gebäude auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen und diese konstant zu halten. Er wird typischerweise in Kilowattstunden (kWh) angegeben.
Die Höhe des Wärmebedarfs wird beeinflusst durch:
Bauweise und Dämmstandard des Gebäudes
Klimatische Bedingungen (Außentemperatur)
Nutzungsverhalten der Bewohner
Größe und Ausrichtung des Gebäudes
Gebäudetyp
Der Wärmebedarf in der Kartendarstellung wird einmal als Cluster- und einmal als Hotspotdarstellung angezeigt. Die Clusterdarstellung zeigt die Gesamtsumme des Wärmebedarfs aller in diesem Cluster enthaltenen Gebäude. Bei der Hotspotdarstellung wird der kombinierte Wärmebedarf sämtlicher Gebäude innerhalb einer 100m×100m Kachel zusammengerechnet.
Die Nutzung von Umweltwärme aus Abwasserkanälen ist ein effizientes System zur Energiegewinnung. Abwasser hat eine relativ konstante Temperatur von etwa 10-20°C, unabhängig von der Jahreszeit. Diese Wärmeenergie kann durch Wärmetauscher-Systeme genutzt werden, die direkt in den Abwasserkanal eingebaut oder an diesen angeschlossen werden.
Das Prinzip funktioniert so:
Wärmetauscher extrahieren die thermische Energie aus dem Abwasser
Mittels Wärmepumpen wird diese Energie auf ein nutzbares Temperaturniveau angehoben
Die gewonnene Wärme kann für Heizzwecke oder Warmwasserbereitung in Gebäuden verwendet werden
Die Vorteile dieses Systems sind die Nutzung einer ohnehin vorhandenen Energiequelle und die geringen Betriebskosten nach der Installation. Besonders effizient ist es in urban dicht besiedelten Gebieten mit großen Abwasserkanälen und vielen potenziellen Nutzern in der Nähe.
Die Nutzung von Umweltwärme aus Oberflächengewässern funktioniert ähnlich wie bei Abwasserkanälen, nutzt aber Flüsse, Seen oder Meere als Wärmequelle:
Oberflächengewässer speichern Sonnenenergie und haben je nach Jahreszeit Temperaturen zwischen 4-25°C. Diese thermische Energie kann durch Wärmetauschersysteme gewonnen werden.
Der Prozess läuft so ab:
Wasser wird aus dem Gewässer entnommen oder Wärmetauscher werden direkt installiert
Wärmepumpen heben die gewonnene Niedertemperaturwärme auf Heizniveau an
Wärmepumpen können hier Leistungszahlen von 3-5 erreichen – für jede eingesetzte kWh Strom werden 3-5 kWh Wärmeenergie erzeugt.
Die Technologie eignet sich besonders für Gebäude in Gewässernähe und kann auch für größere Wärmenetze eingesetzt werden. Umweltauflagen zum Schutz der Gewässer müssen dabei beachtet werden, insbesondere bezüglich Temperaturveränderungen und Wasserentnahme.
Solarthermie heizt Gebäude durch Sonnenkollektoren auf Dach oder Fassade. Eine Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert durch die Kollektoren, erwärmt sich und transportiert die Wärme zu einem Speichertank. Von dort wird die Energie ins Heizungssystem oder zur Warmwasserbereitung geleitet. Hauptsächlich kommen zwei Kollektortypen zum Einsatz:
kostengünstige Flachkollektoren mit gutem Preis-Leistungs-Verhältnis und
effizientere Vakuumröhrenkollektoren, die besonders bei niedrigen Außentemperaturen besser arbeiten.
Da die Sonneneinstrahlung schwankt, werden Solarthermieanlagen meist mit konventionellen Heizsystemen kombiniert.
Luft-Wärmepumpen extrahieren Wärmeenergie aus der Umgebungsluft und nutzen sie zur Gebäudeheizung. Sie funktionieren auch bei niedrigen Außentemperaturen durch einen thermodynamischen Kreislauf.
Moderne Luft-Wärmepumpen erreichen Jahresarbeitszahlen von 3-4, was bedeutet, dass sie aus einer Kilowattstunde Strom drei bis vier Kilowattstunden Heizwärme erzeugen können. Ihre Effizienz sinkt jedoch bei sehr tiefen Temperaturen.
Die Vorteile sind einfache Installation, vergleichsweise geringe Investitionskosten und universelle Einsetzbarkeit ohne Erdarbeiten. Herausforderungen sind die niedrigere Effizienz im Winter und mögliche Geräuschentwicklung durch den Ventilator.
Oberflächennahe Geothermie zur Gebäudeheizung nutzt die konstante Erdwärme aus dem Untergrund. Es gibt zwei Hauptvarianten.
Durch sie zirkuliert eine Wärmeträgerflüssigkeit, die die Erdwärme (etwa 8-12°C) aufnimmt. Eine Wärmepumpe hebt diese Niedertemperaturwärme auf nutzbares Heizniveau (35-65°C) an. Der Prozess ist hocheffizient mit Jahresarbeitszahlen von 3-5, was bedeutet, dass aus einer Kilowattstunde Strom 3-5 Kilowattstunden Wärmeenergie gewonnen werden.
Die Vorteile der Geothermie sind die konstante Wärmeverfügbarkeit unabhängig von Wetter und Jahreszeit, der geringe Platzbedarf an der Oberfläche und die sehr lange Lebensdauer der Anlagen. Nachteilig sind die höheren Anfangsinvestitionen durch die Bohrungen und die geologischen Voraussetzungen, die nicht überall optimal sind.
Für die Bohrung von Erdwärmesonden muss die untere Wasserbehörde kontaktiert werden.
Dezentrale Lösungen der Wärmewende erzeugen Wärme direkt am Nutzungsort statt über große Wärmenetze. Dazu zählen Luft-Wärmepumpen, Solarthermie, Biomasseheizungen, kleine Blockheizkraftwerke und gebäudebezogene Geothermie. Diese Ansätze bieten Vorteile durch Flexibilität, Unabhängigkeit und die Nutzung lokaler erneuerbarer Energien. Dezentrale Wärmelösungen spielen eine zentrale Rolle für die Wärmewende in Osnabrück.
Wärmenetze sind Infrastruktursysteme, die Wärme von einer zentralen Erzeugungsanlage über isolierte Rohrleitungen zu mehreren Verbrauchern transportieren. Als Wärmequellen dienen Großwärmepumpen, industrielle Abwärme, Geothermie, solarthermische Großanlagen, Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen oder Biomasseheizkraftwerke. In Gebäuden übertragen Wärmeübergabestationen die Energie auf das hauseigene System. Vorteile sind Effizienzgewinne durch Skaleneffekte, leichtere Integration erneuerbarer Energien und reduzierter Wartungsaufwand für Endkunden. Wärmenetze sind besonders in dicht besiedelten Gebieten ein wichtiger Baustein der lokale Wärmewende.