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Berlin TXL: LowEx-Netz soll dezentraler Wärme-Marktplatz werden

Auf dem Areal des Flughafen Berlin-Tegel soll der Forschungs- und Industriepark "Berlin TXL – The Urban Tech Republic" sowie ein neues Wohnviertel, das Schumacher Quartier, mit über 5.000 Wohnungen entstehen. Die Wärme und Kälteversorgung erfolgt über ein Niedrigtemperaturnetz, das sogenannte LowEx-Netz, das gleichzeitig als Markt- und Tauschplatz der dezentralen Erzeuger vor Ort konkurrenzfähige Wärmepreise ermöglichen soll.

Die angeschlossenen Verbraucher können selbst Wärme ins LowEx-Netz einspeisen. So soll die zentrale Wärmeversorgung durch die Berliner Stadtwerke/E.ON immer weiter abnehmen. (Grafik: Berliner Wasserbetriebe / Tegel Projekt GmbH)

Die angeschlossenen Verbraucher können selbst Wärme ins LowEx-Netz einspeisen. So soll die zentrale Wärmeversorgung durch die Berliner Stadtwerke/E.ON immer weiter abnehmen. (Grafik: Berliner Wasserbetriebe / Tegel Projekt GmbH)

"Berlin TXL – The Urban Tech Republic" sowie das neue das Schumacher Quartier gehören zu einem der größten Stadtentwicklungsprojekte Europas und soll mit einer hochinnovativen Kombination umweltfreundlicher Technologien mit Kälte und Wärme versorgt werden. Die Versorgung erfolgt über ein neuartiges Niedrigtemperaturnetz. Dieses sogenannte LowEx-Netz wird mit Temperaturen bis 40 Grad Celsius betrieben. Durch die im Vergleich zu einem klassischen Fernwärmenetz niedrigere Betriebstemperatur können Wärmeverluste reduziert werden.

Weiter können bei den Verbrauchern installierte Wärmepumpen bei Bedarf höhere Temperaturen sowie auch Kühlenergie erzeugen. Das LowEx-Netz kann überschüssige oder selbsterzeugte Energie (z.B. Produktionsabwärme aus den Gewerbe- und Industriebetrieben des Standortes oder Energie aus erneuerbaren Quellen) aufnehmen und macht den Kunden so zugleich zum Produzenten.

Weil alles direkt vor Ort dezentral und nachhaltig aus einem Mix von Blockheizkraftwerken, Solaranlagen, Geothermie und Abwasserwärme erzeugt, gespeichert und verbraucht wird, fungiert das Netz als Energie-Tauschplatz. Dieser „Marktplatz“ für Wärme und Kälte, an dem sich alle Anlieger beteiligen können, soll konkurrenzfähige Wärmepreise ermöglichen und fungiert als Leitidee des nachhaltigen Energiekonzeptes für Berlin TXL.

Niedrigtemperaturnetz ermöglicht Einsatz von Solarthermie, Geothermie und Abwasserwärme

Ein Low-Exergie-Netz (kurz LowEx-Netz) ist ein Niedrigtemperaturnetz, das – je nach Bedarf – durch eine Anpassung der Netztemperaturen Wärme oder Kälte bereitstellt. So kann an heißen Sommertagen den Gebäuden Wärme entzogen und über das Netz abgeführt werden. An kühlen Wintertagen hingegen ändert sich für den Verbraucher gegenüber einer üblichen Wärmeversorgung zunächst nichts.

Die Temperaturen des LowEx-Netzes übersteigen dabei auch im Winter nicht 40°C und fallen im Sommer nicht unter 20°C. Dies wird realisiert durch ein – nach der Außentemperatur gesteuertes – Zweileitersystem, das im Sommerbetrieb mit 20°C im Vorlauf und im Winterbetrieb mit 40°C betrieben wird. Da z.B. bei einer Umschalttemperatur von 18°C von Sommer- auf Winterbetrieb Restenergie im System vorhanden ist, wird diese in einem Erdspeicher auf dem Areal aufgefangen.

Diese Betriebsweise setzt voraus, dass die Wärme- und Kälteversorgung bei der Planung der Gebäude von vornherein berücksichtigt wird, um dezentrale Nacherhitzungen bzw. Kühlungen weitestgehend zu begrenzen. Für die Trinkwassererwärmung ist die bedarfsgerechte Anpassung bereits dezentral konzipiert. Nur im Ausnahmefall soll, beispielsweise für Industrie- oder Gewerbekunden, die Temperatur auf das jeweils benötigte Temperaturniveau erhöht werden.

Da die Wärmeverluste in direktem Zusammenhang mit den Netztemperaturen (im Verhältnis zu den Umgebungstemparaturen) stehen, werden beim LowEx-Netz die Netzverluste niedrig gehalten. Damit steigt der nutzbare Anteil der erzeugten Wärme. Durch die niedrigen Temperaturen werden zum anderen nachhaltige Energiequellen wie Solarthermie, Geothermie und Abwasserwärme einsetzbar, die bei konventionellen Wärmenetzen wegen ihres eher geringen Temperaturniveaus nicht optimal genutzt werden können.

Verbraucher können dezentral Wärme ins LowEx-Netz einspeisen

Der Einsatz von erneuerbaren Energien im LowEx-Netz kann durch die angeschlossenen Verbraucher selbst ergänzt werden: Indem sie dem Netz Energie zuführen – beispielsweise durch die Einspeisung von Abwärme, die in Industrie und Gewerbe anfällt. Die Einspeiser erhalten hierfür eine faire Vergütung und können auf eigene Anlagentechnik zur Abführung der Wärme verzichten. So kann vermieden werden, dass Energie ungenutzt in die Umgebung abgegeben wird und die Wärmebilanz verschlechtert.

Mit fortschreitendem Netzausbau tritt die zentrale Erzeugungstechnik des Konzessionsnehmers (Berliner Stadtwerke/E.ON) immer weiter in den Hintergrund. Das LowEx-Netz kann sich auf diese Weise zu einem Marktplatz für Wärme und Kälte entwickeln, wobei das Energieversorgungsunternehmen zum Plattformbetreiber wird. Ein dezentrales Verbundsystem löst die klassische zentrale Energieerzeugung ab.

Im Ergebnis wird der Anteil von zentral erzeugter Wärme und Kälte auf ein Mindestmaß reduziert. Diese Residuallast wird durch eine komplexe Konfiguration modularer Blockheizkraftwerke und Geothermie gedeckt. Das System ist in sich stimmig – wegen der niedrigen Netztemperaturen können die eingesetzten Brennstoffe durch eine konsequente Nutzung der bei der Verbrennung freigesetzten thermischen Energie optimal ausgenutzt werden.

Vorgesehen ist neben der nahtlosen Nachnutzung und Integration der bestehenden Anlagentechnik auch die kreative Umnutzung bestimmter Komponenten – beispielsweise die Aktivierung nicht mehr benötigter Wärmeversorgungsleitungen als horizontale, abschnittsweise geladene Warmwasserspeicher.

Der effiziente Umgang mit Ressourcen spielt für die optimale und nachhaltige Energieversorgung eine zentrale Rolle. Dafür wird ein ausgefeiltes Nachhaltigkeits-Monitoring eingesetzt. Grundlage für die hervorragende Effizienz des LowEx-Netzes von Berlin TXL ist der Anteil erneuerbarer Energien von über 80 % – nur ein Fünftel der gelieferten Wärme stammt aus fossilen Energieträgern.

Smart Grid-Plattform soll Wärmeversorgung digitalisieren

Um aus der Verknüpfung von dezentraler Energieumwandlung zu einem Marktplatz für Wärme und Kälte einen echten Mehrwert für die Beteiligten zu schaffen, werden alle Prozesse über eine intelligente Zählerinfrastruktur mit der „Smart Grid-Plattform“ des Standorts Berlin TXL verknüpft.

Mit Hilfe der gewonnenen Daten lassen sich dann Effizienzpotenziale erkennen und nutzbar machen. Startups, Unternehmen der Technologiebranche und Drittanbieter können auf diesen verknüpften Informationen aufbauen, eigene Angebote und Dienstleistungen entwickeln und das so generierte Know-how verwerten. Das Projekt hat deshalb auch im Bereich der Digitalisierung der Wärmeversorgung Vorbildcharakter.

Mit dem Energiekonzept werden konkurrenzfähige Wärmepreise bei sehr guten Nachhaltigkeitswerten möglich. Die Jahreskosten für Abnehmer von LowEx-Wärme werden bei Berlin TXL sogar deutlich unter denen vergleichbarer Fernwärmesysteme liegen. Im Gegenzug werden die Einmalzahlungen für die Errichtung eines Anschlusses im Vergleich etwas höher ausfallen. Dies ist den größeren Investitionen in das Netz mit großen Rohrdurchmessern, flexibler Anlagentechnik und individuell konfigurierten Übergabestationen bei den Endkunden geschuldet.

Dies gilt insbesondere für Kunden, die das gesamte Leistungsspektrum in Anspruch nehmen wollen, d.h. Versorgung mit Wärme, Kälte, individuelle Anpassung der Temperaturen sowie die Möglichkeit zur Rückeinspeisung in das Netz. Diese Leistungen kann der Nutzer aber in der für ihn passenden Konfiguration zusammenstellen und dabei auch die eigenen Kosten im Blick behalten.

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"Berlin TXL: LowEx-Netz soll dezentraler Wärme-Marktplatz werden" wurde am 07.11.2018 verfasst