Klimafreundliche Wärme

Unverzichtbarer Baustein zum Erreichen der Klimaschutzziele

Die Bereitstellung von Prozesswärme, Raumwärme, Warmwasser, sowie Klima- und Prozesskälte sind für über 50 Prozent des deutschen Endenergieverbrauchs verantwortlich. Eine Steigerung des Anteils Erneuerbarer Energien an der Wärmeversorgung ist zum Gelingen der Wärmewende unabdingbar.

 

Der Wärmebedarf Nordrhein-Westfalens verteilt sich auf Raumwärme und Warmwasser im Gebäudesektor sowie auf Prozesswärme im Bereich Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen (GHD). Vor allem die langfristige Kapitalbindung bei Investitionen in die Wärmeversorgung macht die Transformation der Wärmeversorgung herausfordernd. Die Bereitstellung der Wärme wird aktuell noch durch Gas dominiert, welches neben Öl und Kohle zu den fossilen Energieträgern gehört. Zum Erreichen der Klimaschutzziele müssen die fossilen Energieträger durch andere, erneuerbare Energieträger abgelöst und der Ausbau klimafreundlicher Technologien vorangetrieben werden. Das Kompetenzzentrum Wärmewende hat es sich zur Aufgabe gemacht, diesen Prozess zu unterstützen und zu beschleunigen. Das LANUV NRW hat verschiedene Potenzialstudien zu den jeweiligen Erneuerbaren Energien veröffentlicht und stellt durch den Energieatlas zusätzlich eine allgemeine Informationsgrundlage über den Status quo der Wärmeversorgung und des Wärmebedarfs, sowie eine Gegenüberstellung mit lokalen Potenzialen dar.

 

In den folgenden Abschnitten werden einige ausgewählte klimafreundliche Wärmeerzeugungstechnologien, Wärmequellen und weiterführende Informationsangebote kurz vorgestellt:

Klimafreundliche Wärmeerzeugung und -verteilung

Wärmepumpe

Im zukünftigen Energiesystem kommen Wärmepumpen in unterschiedlichen Anwendungsfällen zum Einsatz. Im Gebäudebereich können Wärmepumpen in Kombination mit verschiedenen Heizungssystemen und in unterschiedlichen Größenordnungen sowohl im Neubau als auch im Bestand eingesetzt werden. Zur Bereitstellung von Fernwärme sowie bei der Versorgung zusammenhängender Quartiere und großer Gebäudekomplexe kommen Großwärmepumpen mit Leistungen von bis zu mehreren Megawatt zum Einsatz. In der Industrie können Hochtemperatur-Wärmepumpen zur Bereitstellung von Prozesswärme (Stand der Technik: bis 160 °C; im Pilotmaßstab aktuell bis zu 300 °C) zum Beispiel zur Dampferzeugung eingesetzt werden.

 

Die Voraussetzung zum klimafreundlichen Betrieb von Wärmepumpen ist grüner Strom. Um den Hochlauf der Wärmepumpe in Nordrhein-Westfalen zu beschleunigen und den qualitativen Anforderungen gerecht zu werden, ist eine landesweite Wärmepumpenoffensive geplant

Geothermie

Oberflächennahe (Quelltemperatur bis ca. 25°C) und mitteltiefe Geothermie (Quelltemperatur ca. 40 bis 60 °C) können mittels Wärmepumpen nutzbar gemacht werden. Durch Tiefengeothermie lassen sich in NRW Temperaturen von bis zu 180 °C erreichen, diese können unmittelbar zur Einspeisung in Wärmenetze und entweder direkt oder zusammen mit Hochtemperatur-Wärmepumpen für Industrieprozesse genutzt werden. Der Geologische Dienst NRW stellt neben Beratungsangeboten einen Standortcheck zur Orientierung bezüglich des geothermischen Potenzials am eigenen Standort kostenfrei zur Verfügung. Außerdem führt er seismische Voruntersuchungen durch und veröffentlicht die dabei ermittelten Daten. Zusätzliche Informationen zu rechtliche Rahmenbedingen werden durch die Bezirksregierung Arnsberg bereitgestellt.

Solarthermie

Bei der Solarthermie wird die in der Sonnenstrahlung enthaltene Energie durch Kollektoren zur Bereitstellung von Wärme genutzt. Durch den Einsatz verschiedener Kollektortypen kann durch Solarthermie Wärme in verschiedenen Temperaturbereichen bereitgestellt werden. Informationen zu Potenzialen solarer Einstrahlung, sowie von Solarthermieanlagen auf Dachflächen bietet das LANUV im Solarkataster an. Informationen zu Chancen der Solarthermie bei der Bereitstellung klimaneutraler Fernwärme, sowie Beispiele, werden durch das Verbundvorhaben SolnetPlus angeboten.

Biomasse

Die Nutzung von Biomasse wird auf dem Weg zur Klimaneutralität eine zentrale Rolle einnehmen. Die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten der Biomasse in unterschiedlichen Sektoren machen eine Priorisierung des Einsatzes erforderlich, um die begrenzte Ressource strategisch und langfristig systemdienlich nutzen zu können. NRW.Energy4Climate hat dazu ein Diskussionspapier veröffentlicht, das eine Nutzungshierarchie der Biomasse vorschlägt. Die energetische Nutzung steht dabei an letzter Stelle und sollte nochmals nach Temperaturniveau und alternativen Versorgungsmöglichkeiten der jeweiligen Anwendung priorisiert werden.

Wasserstoff

Im Energiesystem der Zukunft kommt Wasserstoff eine entscheidende Rolle zu.Durch die energieintensive Herstellung und voraussichtlich knappe Verfügbarkeit sollte Wasserstoff vor allem in den Bereichen eingesetzt werden, in denen klimaschonende Alternativen nicht zur Verfügung stehen. Dazu gehören der stoffliche Einsatz in der chemischen Industrie, die Stahlherstellung oder auch die Erzeugung von Hochtemperatur-Prozesswärme. Unternehmen, die den Einsatz von Wasserstoff planen, sollten eine frühzeitige Absprache mit Netzbetreibern über zukünftige Bedarfe durchführen, um im Netzentwicklungsplan einbezogen werden zu können.

 

Die zukünftige Nutzung von Wasserstoff im Gebäudesektor ist noch unklar, wird sich aber voraussichtlich anfangs auf Gebäude mit Sanierungsschwierigkeiten, fehlenden alternativen Heizungssystemen und guter Anbindungsmöglichkeiten an die Wasserstoffinfrastruktur beschränken.

Kraft-Wärme-Kopplung

Kraft-Wärme-Kopplung, kurz KWK, bezeichnet Prozesse bei denen gleichzeitig elektrische (Strom) und thermische Energie (Wärme) erzeugt werden. Aktuell wird in den meisten KWK-Prozessen Erdgas als Brennstoff eingesetzt. Zukünftig wird die KWK vor allem zur Deckung von Bedarfsspitzen eingesetzt und nutzt dabei unter anderem biogene Brennstoffe (z. B. Holz) oder klimafreundliche Gase (z. B. Biomethan oder Wasserstoff). Weiter Informationen zur KWK in Nordrhein-Westfalen sind in der Potenzialstudie des LANUV zu finden.

Abwärme

Im Industrieland Nordrhein-Westfalen gibt es verschiedene Beispiele von nutzbarer Abwärme sowohl im Hoch-, als auch im Niedertemperaturbereich, wie beispielsweise im Zuge der Digitalisierung bei der Kühlung von Rechenzentren, die mit Hilfe von (Groß-) Wärmepumpen nutzbar gemacht werden kann. Im Wärmekataster stellt das LANUV industrielle Abwärmequellen mit zusätzlichen Informationen bereit. Zusätzlich werden die Chancen der Abwärme zur Wärmeversorgung in Nordrhein-Westfalen in einer Potenzialstudie vom LANUV näher beleuchtet.

Wärmenetze

Die Nutzung von Wärmenetzen (Nah- und Fernwärme) bietet sich vor allem in dicht bebauten Gebieten, Quartieren oder auch in einzelnen Dörfern und Siedlungen an. Durch die zentrale Erzeugung der Wärme können unterschiedliche regenerative Wärmequellen erschlossen und eingebunden werden. Typische Wärmequellen können dabei Geothermie, industrielle Abwärme, KWK-Anlagen,Großwärmepumpen und Solarthermie sein. Netze können auf unterschiedlichen Temperaturniveaus betrieben werden, abhängig von den benötigten Bedarfen und vorliegenden Temperaturen der Wärmequellen. Aktuelle Forschungen und Szenarien gehen zukünftig von einer starken Steigerung des Anteils der netzgebundenen Wärmeversorgung aus.

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Hier erfahren Sie mehr zum Thema klimaneutrale Prozesswärme.

Hier erfahren Sie mehr zum Thema Erneuerbare Wärme.

Aktuelle Publikationen

Erschließung Erneuerbarer Wärmequellen

Wir bieten Initialberatungen im Bereich der Wärmewende an. Die Wärmewende ist ein entscheidender Baustein der Energiewende und wichtig, um die Klimaneutralität bis 2045 zu erreichen. Derzeit beruht die Wärmeversorgung in NRW noch zu großen Teilen auf fossilen Energieträgern. Mit unserem Angebot unterstützen wir den Transformationsprozess.

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Wärmewende jetzt gestalten: Mit Strategie zur klimaneutralen Prozesswärme

Auf dem Weg zur Klimaneutralität stellt die nachhaltige Prozesswärmeversorgung der Industrie eine große Herausforderung dar. Die von NRW.Energy4Climate verfasste Broschüre stellt Unternehmen Praxistipps zur Verfügung und zeigt auf, wie der Transformationsprozess strategisch angegangen werden kann. Sie richtet sich in erster Linie an Verantwortliche in Unternehmen, die die interne Wärmewende verantworten.

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Der nachhaltige Einsatz von Biomasse

Biomasse ist eine wichtige Ressource auf dem Weg zur Klimaneutralität. Als vielfältig einsetzbarer Rohstoff und erneuerbarer Energieträger wird sie künftig auch eine essenzielle Rolle in der Industrie spielen. Das Diskussionspapier der Landesgesellschaft NRW.Energy4Climate gibt Impulse, wo Biomasse in der Industrie und zur Energiegewinnung zukünftig am effizientesten und besonders nachhaltig eingesetzt werden kann.

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Ihr Kontakt

Portrait der Projektmanagerin für Energiewirtschaft Lisa Kaborn.

Lisa Kaborn

Projektmanagerin Energiewirtschaft

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Robin Siepker

Projektmanager Wärme & Gebäude

Tel: +49 211 8220 864-92

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Hannah Neumann

Projektmanagerin Wärme & Gebäude

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Carsten Petersdorff

Bereichsleiter Wärme & Gebäude

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