Die Transformation des Wärmesektors hin zur Klimaneutralität stellt eine große Herausforderung dar. Er umfasst nicht nur die Wärmeversorgung von Wohngebäuden, sondern auch die von Nicht-Wohngebäuden und die industrielle Prozesswärme. Einsparungen durch gesteigerte Gebäudeeffizienz und die Elektrifizierung des Wärmesektors mittels Wärmepumpen werden hier wichtige Beiträge leisten.
Ein elementarer Baustein auch für die Dekarbonisierung der Nah- und Fernwärme ist auch der Einsatz von erneuerbaren und dekarbonisierten Gasen wie Biogas, Biomethan und Wasserstoff in KWK-Anlagen. In Städten mit hoher Gebäudedichte zeichnet sich schon heute eine fortschreitende Verdichtung von Wärmenetzen ab, die Wärme aus CO2-neutralen Quellen bereitstellen.
Erdgas war 2022 im Bestand mit fast 50 Prozent der am häufigsten genutzte Energieträger für die Wärmeversorgung von Gebäuden. Hinzu kommt die Beheizung mit gasbasierter Fernwärme. Ein wesentlicher Anteil der Infrastrukturen und Anwendungstechnologien in der Wärmeversorgung ist damit heute auf die Nutzung gasförmiger Energieträger ausgerichtet. Die leitungsgebundene Infrastruktur kann jedoch mit geringem Aufwand auf einen vollständigen Wasserstoffbetrieb umgerüstet werden. Auch Hybridheizungen können ein weiterer wichtiger Baustein für eine resiliente Wärmewende sein.
Gas-Hybridheizungen kombinieren eine Gasheizung mit Solarthermie, einer Wärmepumpe oder mit Biomasse über eine gemeinsame Steuerung, die das Zusammenspiel der Wärmeerzeugungseinheiten hinsichtlich Effizienz und Wirtschaftlichkeit optimiert.
Am 1. Januar 2024 tritt die Novelle des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) in Kraft. Grundsätzlich wird ab diesem Zeitpunkt ein Anteil von 65 Prozent Erneuerbarer Energien (oder unvermeidbarer Abwärme, die z. B. bei Industrieprozessen entsteht) für die mit einer neuen Heizungsanlage bereitgestellten Wärme vorgeschrieben. Dies gilt für nahezu alle neu eingebauten Heizungen im Neubau und – mit Einschränkungen – auch im Altbau.
Im Umkehrschluss bedeutet dies allerdings auch: Bereits bestehende Heizsysteme dürfen ohne Einschränkungen weiter betrieben werden. Darüber hinaus dürfen defekte Heizungen repariert werden und bis zum 31. Dezember 2044 mit fossilen Brennstoffen in Betrieb sein. Im Havariefall, d. h. wenn ein Heizsystem irreparabel defekt sein sollte und komplett getauscht werden muss, kommen für die neue Heizung die Vorgaben des GEG hinsichtlich des 65%-EE-Wärmeanteils zum Tragen.
Gasbasierte Heizsysteme sind für nahezu jede Größe und jeden Bedarf verfügbar. Bestehende Gas-Brennwertheizungen arbeiten besonders effizient und energiesparend, da sie die bei der Verbrennung entstehende Abgaswärme zusätzlich nutzbar machen und dem Heizungssystem zuführen. Über eine Regelung wird die aktuell benötigte Heizleistung stufenlos an die Nutzungszeiten und -bedingungen angepasst, um nicht unnötig Energie zu verbrauchen.
Gaswärmepumpen kombinieren zudem sparsame und umweltschonende Gastechnologie mit der Nutzung von Umweltwärme aus Sonne, Luft, Wasser oder Erde. Durch eine gleichzeitige Nutzung von Wärme für Warmwasser und Heizung sowie Kälte für Lüftung, Kühlung oder Temperierung ermöglicht diese Technologie Nutzungsgrade von bis zu 170 Prozent. Bei einer Gas-Hybridheizung wird ein Brennwertgerät mit Solarthermie, einer Wärmepumpe oder dem Einsatz von Biomasse über eine gemeinsame Steuerungsanlage kombiniert.
In Zukunft werden in solchen Heizsystemen verstärkt erneuerbare und dekarbonisierte Gase zum Einsatz kommen. Neben Biogas und Biomethan steht in Zukunft auch Wasserstoff zur Verfügung, der zum Beispiel mit der Power-to-Gas-Technologie klimaneutral erzeugt werden kann. Das bedeutet: Mit zunehmender Erzeugung von erneuerbarem und dekarbonisiertem Gas wird die Wärmeerzeugung mit Gas-Heizungen zukünftig nahezu CO2-neutral möglich sein.
An den Heiztechnologien muss sich deshalb nichts ändern: Die Gerätehersteller entwickeln aktuell Geräte, die für eine Beimischung von bis zu 20 Prozent Wasserstoff optimiert sind. Perspektivisch werden auch Geräte auf den Markt kommen, die 100 Prozent Wasserstoff-ready sein werden.
Bereits heute fließt mit Biomethan erneuerbares Gas durch die Gasleitungen. Der Anteil dieser erneuerbaren Gase wird durch die Beimischung von Wasserstoff steigen Die CO2-Emissionen im Gebäudesektor werden so weiter kontinuierlich reduziert.
Gas gelangt über das gut ausgebaute Leitungsnetz direkt bis zur Verbrauchsstelle. Der Brennstoff muss folglich nicht gelagert werden.
Gasbasierte Heizsysteme sind komfortabel, haben einen geringen Wartungsbedarf und sind für fast jede Betriebsgröße verfügbar. Auch komplexere Anlagen sind in der Regel schon nach wenigen Tagen fertig installiert und funktionstüchtig.
Gasbasierte Mini-KWK-Anlagen arbeiten nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung und werden auch stromerzeugende Heizungen genannt.
Gasheizsysteme lassen sich einfach und flexibel mit Erneuerbaren Energien kombinieren. In Verbindung mit Solarthermie oder eine Wärmepumpe bereiten Gas-Hybrid-Systeme den Weg hin zur angestrebten Klimaneutralität.
Für ausgefallene Hallengeometrien gibt es kompakte Lösungen, die sich problemlos an die Bedürfnisse des jeweiligen Betriebs anpassen lassen.
Heizsysteme mit Gas eignen sowohl für eine konventionelle Warmluftheizung als auch für eine Flächenheizung oder eine Strahlungsheizung. Die Vielfalt der Gas-Heiztechnologien ist groß: Mit Gas betriebene Brennwertkessel stellen den Stand der Technik dar und haben seit Jahren den höchsten Marktanteil unter den neu installierten Heizgeräten in Deutschland. Ein bestehender Gaskessel lässt sich darüber hinaus einfach mit Erneuerbaren Energien zu einer Gas-Hybridheizung ergänzen.
Im Gewerbe populär sind außerdem Blockheizkraftwerke (BHKW), die dezentral aus dem Energieträger Gas gleichzeitig Wärme und Strom erzeugen. Hinzu kommen innovative Gas-Heiztechnologien wie die Gaswärmepumpe, die nicht nur heizt, sondern auch kühlen kann.
Die Gas-Hybridlösung 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 kann zukünftig auch mit erneuerbaren und dekarbonisierten Gasen betrieben werden. Es arbeitet aufgrund der zusätzlichen Nutzung der in den Abgasen sowie im Wasserdampf enthaltenen Kondensationswärme sehr effizient. Die Luft- / Wasser-Wärmepumpe integriert Umweltwärme und erzeugt aus einer Kilowattstunde (kWh) Strom in der Regel über drei kWh Heizenergie.
Gaswärmepumpen kombinieren sparsame und umweltschonende Gastechnologie mit der Nutzung von Umweltwärme aus Sonne, Luft, Wasser oder Erde. Durch eine gleichzeitige Nutzung von Wärme für Warmwasser und Heizung sowie Kälte für Lüftung, Kühlung oder Temperierung ermöglicht diese Technologie Nutzungsgrade von bis zu 170 Prozent. Eine Gaswärmepumpe funktioniert auf folgende Weise:
Gaswärmepumpen lassen sich besonders gut in ganzheitliche Systemlösungen einbinden, denn sie stellen sowohl Wärme als auch Kälte für gewerbliche Prozesse oder auch für die Klimatisierung bereit. Dabei werden die Gaswärmepumpen häufig mit raumlufttechnischen Anlagen kombiniert. Deren integrierte Regelung stellt den optimalen Betriebszustand automatisch ein.
Nutzen Sie das Handbuch Gewerbeheizung für einen primär technischen Einblick in die verschiedenen Möglichkeiten zum Heizen in Gewerbebetrieben.
Zukunftssichere Lösung für die Wärmeversorgung mit klimaneutralem Gas
Ein modernes BHKW arbeitet nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Blockheizkraftwerke werden schon seit Jahren zur dezentralen Erzeugung von Wärme und Strom eingesetzt – insbesondere in Gewerbe und Industrie. Für die verschiedenen Anwendungsbereiche werden BHKW-Anlagen in einem weiten Leistungsbereich angeboten, bis hin zu mehreren Megawatt Leistung.
Eine KWK-Anlage besteht aus einem (Erdgas-)Verbrennungsmotor und einem Generator. Das System erzeugt Wärme und Strom. Die erzeugte Wärme wird zu Heizzwecken in einen Pufferspeicher eingespeist.
KWK-Anlagen arbeiten besonders effizient. Im Gegensatz zur konventionellen Stromerzeugung, bei der die anfallende Wärme zum Teil ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird, machen KWK-Anlagen die Abwärme nutzbar: als Heizwärme und in Gewerbebetrieben auch als Prozesswärme.
Blockheizkraftwerke erreichen einen Gesamtwirkungsgrad von über 90 Prozent. Dabei wird zwischen elektrischen und thermischen Wirkungsgraden unterschieden: Während die elektrischen Wirkungsgrade bei Anlagen in der gewerblichen Nutzung bei etwa 40 Prozent liegen, variieren die thermischen Wirkungsgrade zwischen etwa 60 Prozent bei kleinen und ca. 45 Prozent bei großen Motoren. Weiterer Vorteil für Gewerbebetriebe: Durch die Kopplung eines BHKW mit Adsorptionskältemaschinen kann auch der Kältebedarf abgedeckt werden.
Mit „H₂-ready“ bezeichnet man Produkte oder Technologien, die auf Grund ihrer Ausstattung in der Lage sind, sicher und effizient mit Wasserstoff als Energiequelle zu arbeiten. Ein gasbetriebener Wärmeerzeuger gilt als H₂-ready, wenn er technisch darauf vorbereitet ist, zukünftig mit 100 Vol.-% Wasserstoff betrieben zu werden, sobald dieser verfügbar ist. Für den häuslichen Bereich sind bereits heute Brennwert- oder Hybridgeräte verschiedener Hersteller verfügbar, die für einen Betrieb bis 20 Vol.-% Wasserstoff geeignet sind.
Innovative H₂-ready-Brennwertgeräte für zu Hause, die sich mit wenigen Handgriffen von einem Heizungsfachmann vom Betrieb mit Erdgas bzw. Erdgas / Wasserstoff-Gemischen auf den Betrieb mit 100 Vol.-% Wasserstoff umstellen lassen, sollen nach Aussagen der Geräteindustrie ab 2025 verfügbar sein. Voraussichtlich wird dazu nur ein Umstellset plus etwa eine Arbeitsstunde benötigt. Die potenziellen Kosten sollen sich demnach in einem überschaubaren Rahmen bewegen.
Zahlreiche Heizanlagen im Gewerbe arbeiten noch nicht optimal und verbrauchen deshalb mehr Energie als notwendig. Eine Optimierung bestehender Heizungsanlagen kann die Energiekosten im Gewerbebetrieb in vielen Fällen reduzieren – z.B. durch die Anpassung des Wärmebedarfs, einen hydraulischen Abgleich, die Überprüfung der Regelung oder die Dämmung der Rohrleitungen. Die Auslegung einer Heizung hängt wesentlich vom Wärmebedarf / der Heizlast des Gebäudes ab. Dieser Wärmebedarf bzw. die Heizlast wiederum ist abhängig von der Größe, den verwendeten Baumaterialien und dem baulichen Zustand des Gebäudes. Zudem ist die Art von Arbeiten, die in dem Gebäude ausgeführt werden, ebenfalls von Bedeutung für den benötigten Bedarf an Wärme.
Rechtliche Grundlage für die Berechnung der Heizlast ist die DIN 12831. Auf dieser Grundlage wird die Heizungsanlage dimensioniert. Das Gebäudeenergiegesetz (GEG) schreibt darüber hinaus ab dem 01. Januar 2024 einen Anteil von 65 Prozent Erneuerbarer Energien für die mit einer neuen Heizungsanlage bereitgestellten Wärme vor. Dies gilt für alle neu eingebauten Heizungen im Neubau und mit Einschränkungen auch im Altbau. Die Berechnungen zum GEG basieren auf der DIN V 18599. Sie erlauben die Beurteilung aller Energiemengen, die zur bestimmungsgemäßen Heizung, Warmwasserbereitung, raumlufttechnischen Konditionierung und Beleuchtung von Gebäuden notwendig sind.
Bei der Planung der Anlage gilt es einige Faktoren zu berücksichtigen, die für eine Optimierung der Energienutzung wichtig sind. Ein entscheidender Parameter ist die richtige Anlagengröße:
Grundsätzlich sollten gewerblich genutzte Heizungsanalgen regelmäßig von einem Fachbetrieb geprüft und gewartet werden. Ihr Energieversorger oder ein Energieberater helfen Ihnen darüber hinaus, bisher ungenutzte Einsparpotenziale bei der Beheizung Ihres Gewerbebetriebes erfolgreich auszuschöpfen.
Maßgeblich für die Berechnung der Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen ist die VDI-Richtlinienreihe 2067 des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI). Die Richtlinie enthält wichtige Anhaltspunkte, nach welchen Kriterien die Berechnung zu erfolgen hat. Dazu gehören:
Auf Basis dieser Angaben lassen sich der jährliche Heizwärmeverbrauch und daraus folgend auch der Brennstoffverbrauch berechnen.
In vielen Fällen rechnet sich die Investition in ein neues Heizsystem bereits nach wenigen Jahren, wenn die Summe der jährlich eingesparten Energiekosten die Investitionssumme übersteigt. Grundlage aller Überlegungen ist immer der Wärmebedarf, der stark von den jeweiligen Bedingungen in einem Betrieb abhängt. Neben dem baulichen Zustand der Betriebsgebäude (Konstruktion, Dämmung, Luftzufuhr) ist auch die Art und Größe des Betriebes von entscheidender Bedeutung. Bei der richtigen Dimensionierung der Anlage für Ihren Betrieb unterstützt Sie ein Experte oder eine Expertin Ihres Energieversorgers oder eine Energieberatung.
Alles über die effiziente Beheizung von Hallen mit Warmluftheizungen
Strahlungsheizungen sind optimal für die zielgerichtete Beheizung großer Hallen.
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