Datei: Kurzfassung TK Wärmenutzung 2013-11-28

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Integriertes Wärmenutzungskonzept Bochum-Ost - Kurzfassung - Konzepterarbeitung: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Eckhard Weidner Osterfelder Straße 3 46047 Oberhausen EPC (Unterauftragnehmer) Dr. Ulrich Eimer Grottenstraße 9 44789 Bochum GERTEC Ingenieurgesellschaft mbH (Unterauftragnehmer) Geschäftsführer Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. Jörg Probst Martin-Kremmer-Straße 12 45327 Essen Bearbeiterteam: Name Telefon E-Mail Simone Krause* 02 08-85 98-11 36 simone.krause@umsicht.fraunhofer.de Boris Dresen** 02 08-85 98-11 90 boris.dresen@umsicht.fraunhofer.de Dr. Ulrich Eimer 02 34-62 34-233 info@e-p-c.de Dipl. Ing. Andreas Hübner 02 01-24 56 451 andreas.huebner@gertec.de Die vorliegende Kurzfassung wurde auf Basis des Endberichtes erstellt von der Stadt Bochum in Abstimmung mit Fraunhofer UMSICHT Bochum 2013 2 Integriertes Wärmenutzungskonzept Bochum-Ost | KURZFASSUNG Die Erstellung des integrierten Wärmenutzungskonzeptes Bochum-Ost erfolgte unter Mitwirkung einer Projektgruppe mit folgenden Mitgliedern: Herr Langer (städtische Projektleitung, Stadtplanungs- und Bauordnungsamt) Frau Dr. Renners (Wirtschaftsförderung) Frau Herzberg (Umwelt- und Grünflächenamt) Herr Homey (Amt für Geoinformation, Liegenschaften und Kataster) Herr Obach (Stadtplanungs- und Bauordnungsamt) Frau Bücker (Stadtwerke Bochum Holding GmbH) Gefördert durch: 3 1. Integriertes Wärmenutzungskonzept Bochum-Ost | KURZFASSUNG Einleitung und Aufgabenstellung Das Thema der nachhaltigen Wärmeerzeugung und –nutzung stellt ein zentrales Handlungsfeld innerhalb der Bemühungen zum Klimaschutz dar. Denn der Gebäudebestand und sein Wärmeverbrauch sind ein wichtiger Faktor für die energetische Gesamtsituation von Städten, weil ca. 40 % der Endenergie in Deutschland auf die Wärmenutzung entfallen. Deshalb kommt dem Gebäudebereich auch im Energiekonzept der Bundesregierung ein zentraler Stellenwert zu. Es wird bundesweit bis 2050 ein „klimaneutraler Gebäudebestand“ angestrebt. Um zu untersuchen, welche praktischen und wirtschaftlich machbaren Lösungen es für den klimafreundlichen Umbau der Wärmeversorgung gibt, hat die Stadt Bochum exemplarisch für das Gebiet aus der Bochumer InnovationCity-Bewerbung ein integriertes Wärmenutzungskonzept erstellen lassen, mit Fördermitteln aus der Nationalen Klimaschutzinitiative des Bundes. Ziel ist es, Lösungen für eine klimafreundliche Wärmeversorgung in den Stadtteilen herauszuarbeiten und sowohl den demografischen Wandel, als auch die aktuellen technischen Maßnahmen zu berücksichtigen. Das integrierte Wärmenutzungs-Konzept Bochum-Ost soll eine Strategie / ROADMAP für die zukünftige Wärmeversorgung sein. Im Rahmen dieses Auftrags wurden zukünftige Energieversorgungsalternativen im Hinblick auf wirtschaftliche und ökologische Aspekte evaluiert. Die Ergebnisse liegen in Form eines Wärmenutzungskonzeptes, eines Controlling-Konzeptes und eines Öffentlichkeits-Konzeptes vor. 2. Vorgehensweise Aufbauend auf den bestehenden Wärmeverbräuchen, der vorhanden Wärmeversorgungsinfrastruktur, der Gebäudetypologie, einer Potenzialabschätzung für Erneuerbare Energien zur Wärmeversorgung sowie Szenarien für künftige Entwicklungen werden Handlungsempfehlungen zur CO2-Vermeidung erarbeitet und priorisiert. Es werden Energieversorgungsvarianten auf Kosten, Akzeptanz, Umweltfreundlichkeit und Umsetzbarkeit (begrenzt z. B. durch Infrastruktur) untersucht und Umsetzungsvorschläge erarbeitet werden. Um diese geeignet in das Konzept einarbeiten und analysieren zu können und eine systematische Vorgehensweise zu ermöglichen, wurde das Projekt in folgende wesentliche Arbeitsschritte gegliedert: Bestandsaufnahme Potenzialanalyse Evaluierung der Handlungsempfehlungen & Erarbeitung von Vorzugslösungen Akteursbeteiligung & Konzept für die Öffentlichkeit. Controlling-Konzept 3. Untersuchungsgebiet Das Untersuchungsgebiet des integrierten Wärmenutzungskonzeptes umfasst das östliche Bochumer Stadtgebiet mit 69.000 Einwohnern (Stand 2010). Es umfasst etwa 9.000 Wohngebäude mit 33.000 Wohneinheiten und ca. 1.000 sonstige Gebäude. Die 4 Integriertes Wärmenutzungskonzept Bochum-Ost | KURZFASSUNG Siedlungsstruktur ist dezentral geprägt und bildet verschiedene typische Siedlungsmuster des Ruhrgebietes ab. Auf dieses Gebiet hat sich auch die Bochumer Bewerbung für den NiedrigEnergie-Modellstadtteil »InnovationCity Ruhr« im Jahr 2010 bezogen. Abbildung 1: Untersuchungsgebiet im Stadtgebiet Die Handlungsempfehlungen beziehen sich auf ausgewählte Cluster, in die das Untersuchungsgebiet der Handhabbarkeit halber gegliedert wurde. Das Untersuchungsgebiet wurde in 20 Cluster und 2 Sonderzonen gegliedert, basierend auf den Siedlungszusammenhängen, den Gebäudestrukturen und bereits vorhandenen Wärmenetzen: Abbildung 2: Einteilung in Cluster 5 4. Integriertes Wärmenutzungskonzept Bochum-Ost | KURZFASSUNG Handlungsempfehlungen Das Wärmenutzungskonzept beinhaltet Handlungsempfehlungen für dezentrale und zentrale Lösungen: • Die zentrale Lösung ist der Anschluss an ein Fern- oder Nahwärmenetz, entweder durch den Aufbau eines neuen Wärmenetzes oder Verdichtung eines bestehenden Netzes. • Dezentrale Lösungen bedeuten, dass an den Einzelgebäuden energetische Maßnahmen durchgeführt werden, jeweils passend zu der Gebäudetypologie Einfamilienhaus (EFH), Mehrfamilienhaus (MFH) und Verwaltungsgebäude (Büro). Für jedes einzelne Cluster wurden die verschiedenen Wärmeoptionen geprüft, nach den Kriterien CO2-Einsparung und Wirtschaftlichkeit. Zentrale Lösungen wurden prioritär geprüft. Sollten diese Lösungen nicht möglich sein, so wurden dezentrale Möglichkeiten vorgeschlagen. In allen Clustern können zwar Emissionsvorteile bei einer Umstellung auf Kraft-WärmeKopplung (KWK) bzw. Holz erzielt werden, aber Wirtschaftlichkeit hängt naturgemäß stark von der räumlichen Struktur ab. Für jedes Cluster wurde ein Steckbrief angefertigt (siehe Anlage). Für die Zentrale Wärmeversorgung wurden zwei verschiedene betrachtet: Erzeugungsvarianten 1. Blockheizkraftwerk (BHKW) mit Gaskessel in Kraft-Wärme-Kopplung 2. Heizwerk mit Holz-Hackschnitzeln. Dabei wurden die Erzeugungs- und die Verteilungskosten je Cluster ebenso errechnet wie die Wärmekosten aus Sicht eines Kunden und die CO2-Emissionen. Die Wirtschaftlichkeit ist in hohem Maße abhängig von der Anschlussquote. Hier wurde eine erreichbare Anschlussquote von 70% angenommen - bezogen auf einen Zeitraum bis 2030. Bei den zentralen Lösungen schneidet der Energieträger Holz (in Form von Holz-Hackschnitzeln oder Holzpellets) als beste Variante ab, da hier das beste Verhältnis von Wirtschaftlichkeit und Ökologie festgestellt wurde. Im Ergebnis wird für 13 der 20 Cluster vorgeschlagen, eine Verdichtung der vorhandenen Fernwärme zu prüfen. In 12 eher dicht bebauten Clustern ist ein Neubau von Fern- oder Nahwärmenetzen (gespeist aus BHKW- oder Holzheizwerk) möglich, oder eine Erweiterung von bestehenden Fernwärmenetzen. Cluster 6 und 9 können nur dezentral mit Wärme versorgt werden: 6 Integriertes Wärmenutzungskonzept Bochum-Ost | KURZFASSUNG Überblick über die Empfehlungen von zentralen bzw. dezentralen Lösungen für das Untersuchungsgebiet Cluster Nummer Name des Clusters Zentrale Lösung Verdichtung Dezentrale Lösung Neubau 1 Ümminger Feld x 2 Kaltehardt x x 3 Langendreer x x 4 Langendreer Ost x x 5 Langendreer Bahnhofstraße 6 Gewerbegebiet Mansfeld 7 Werne Süd - Nordteil x 8 Werne Süd - Südteil x 9 Gewerbegebiet Robert Müser 10 Kirchharpen x 11 Rosenberg x x 12 Kornharpen Nord x x 13 Kornharpen Süd x x 14 Castroper Straße x x 15 Laer x x 16 Nordhausenring Nord 17 Nordhausenring Süd x 18 Steinkuhl/Laerheide x x 19 Hustadt/Querenburg x x 20 Außenbereich x x x x x x x x Sind die Cluster benachbart, wie z. B. die Cluster 1 bis 5, so könnten diese zu einer großen Versorgungseinheit zusammengeschlossen werden. Die spezifischen Kosten würden tendenziell sinken. Eine Steigerung der Wechselbereitschaft hin zum zentral erzeugten Energieträger Fernwärme ist möglich. Option Verdichtung vorhandener Fernwärme In allen Clustern, in denen Fernwärme bereits vorhanden ist (Cluster 2 bis 4, 10 bis 15 und 17 bis 20), sollte geprüft werden, inwieweit diese verdichtet und ausgebaut werden kann. Insbesondere in den Clustern 11, 13, 18 und 19 liegt ein bereits sehr gut ausgebautes und verdichtetes Wärmenetz vor. Eine weitere Verdichtung des Wärmenetzes liegt hauptsächlich im Entscheidungsbereich der Stadtwerke Bochum. Eine Miteinbeziehung weitere zentraler Entscheidungsträger sowie die Unterstützung aller an der Umsetzung der Fernwärmeverdichtung Beteiligten sollte angestrebt werden. Solange eine Verdichtung der bereits existierenden Fernwärme nicht ausgeschlossen werden kann, wäre es ratsam in den oben genannten Clustern 7 Integriertes Wärmenutzungskonzept Bochum-Ost | KURZFASSUNG vorerst keine konkurrierenden Wärmeversorgungsprojekte umzusetzen, um eine mögliche Verdichtung nicht zu verhindern. Option Neubau von Fern- und Nahwärmenetzen und Erzeugern Eine neue zentrale Wärmeversorgung durch eine BHKW- oder Holzanlage ist für die Cluster 1 bis 5, 7 und 8, 10 und 14 bis 17 denkbar. Grundsätzlich muss in den Clustern, in denen zur zentralen Wärmeversorgung ein Holzheizwerk angedacht ist, die Feinstaubproblematik überprüft werden. Dies betrifft insbesondere die Cluster 1, 3 bis 5, 7 und 8, 10 und 15. Liegen die Cluster in der Nähe von Gebieten in denen die bereits bestehende Fernwärme verdichtet werden soll, wie beispielsweise Cluster 17 und 18, so könnte ein Anschluss an diese Netze erfolgen. Ein Neubau der zentralen Wärmeversorgung wäre dann nicht mehr vonnöten. Für eher locker bebauten Cluster stehen dezentrale Lösungen, also Wärmeversorgungsmaßnahmen an den einzelnen Gebäuden bzw. Gebäudegruppen im Mittelpunkt. In folgender Aufstellung sind beispielhafte Maßnahmen für die einzelnen Gebäudetypen dargestellt: Variante 1 Gas-BW-Kessel + Solar Variante 2 Pelletkessel Variante 3 Blockheizkraftwerk Variante 4 FW-Anschluss Versorgung von EFH, MFH, MFHGruppe EFH, MFH, MFH-Gruppe und Gewerbe EFH, MFH, MFH-Gruppe und Gewerbe EFH, MFH und Gewerbe Vorteile -Nutzung EE + -Höchster Anteil an EE + -Energieeinsparung durch Verbesserung CO2Bilanz, hohe CO2-Minderung Substitution konv. Strombezugs -Geringere Investitionen -Platzersparnis (kein -Einfaches System + -Einfaches System ausreichend erprobt, -Geringer Aufwand für -Verbesserung CO2-Bilanz -Hohe Brennstoffausnutzung Wartung & Bedienung Nachteile -Hohe Investitionen -Hohe Investitionen (Kollektor) (Erzeuger, Lager) + LKWZufahrt -Höherer Aufwand für Wartung & Bedienung (Ascheentsorg.) -Diskontinuierliche Anlieferung + schwankende Qualität des Brennstoffes -hohe Investition (Erzeuger) -Höhere Wartungskosten -Anforderungen an Kessel / Lagerraum) -Einfaches System -Geringerer Aufwand für Wartung & Bedienung -Geringere Energieeffizienz aufgrund Verluste beim Transport Schallschutz -Bei Eigennutzung Strom Anforderung an Verteilung, Zählung + Abrechnung Neben den vorstehend beschriebenen Perspektiven für die Cluster existieren noch weitere Möglichkeiten, die Energieversorgung innerhalb einer Kommune modern und zukunftsorientiert zu gestalten [AfEE-2008], die hier stichpunktartig genannt werden: • Energieliefer-Contracting • Ausnutzung der Möglichkeiten in der Regional- und Bauleitplanung • Ausweitung der Öffentlichkeitsarbeit 8 5. Integriertes Wärmenutzungskonzept Bochum-Ost | KURZFASSUNG • Förderung von Bürgeranlagen • Förderung privater Solarthermieanlagen • Biomassenutzung in Kraft-Wärme-Kopplung Fallstudie Stennerskuhlstraße Als konkretes Ergebnis aus den durchgeführten Akteursgesprächen wurde eine vertiefende Fallstudie für die Wohnsiedlung der Baugenossenschaft Bochum an der Stennerskuhlstraße in Langendreer erarbeitet. Das ausgewählte Gebiet ist in der räumlichen Ausdehnung wesentlich kleiner als ein Cluster, zusätzlich stellt die Eigentumsstruktur eine hohe Umsetzungschance sicher. Dabei wurde das Gebiet für die Nahwärmeversorgung (als separates Nahwärmenetz) untersucht. Das günstigste Verhältnis von Mieterhöhung zu Heizkosteneinsparung ergibt sich bei der reinen Umstellung des Heizsystems von Gas auf Nahwärme aus Holz. An zweiter Stelle steht die konventionelle Sanierung in Verbindung mit dem Heizsystem Nahwärme aus Holz. Der Primärenergieverbrauch wird dabei auf ein Drittel reduziert. Die Maßnahme wird für den Fall empfohlen, dass die Wohnungsgenossenschaft eine Sanierung durchführen wird. Falls im näheren Umfeld, z.B. am Hallen-/Freibad Maßnahmen geplant werden, ist eine Koordinierung mit dem Umbau der Wärmeversorgung für die Siedlung Stennerskuhlstraße anzustreben. Abbildung 3: Wohnsiedlung der Baugenossenschaft (in blau dargestellt) 9 6. Integriertes Wärmenutzungskonzept Bochum-Ost | KURZFASSUNG CO2-Bilanz, Controllingkonzept und Öffentlichkeitsarbeit Um präzise darzustellen, wie sich die Treibhausgasemissionen des Untersuchungsgebiets in Zukunft entwickeln könnten, sind auch Einschätzungen zum allgemeinen Endenergieverbrauch zu berücksichtigen. Für die Berechnung der CO2-Bilanz wurde in 12 Clustern eine Umstellung auf eine zentrale Wärmeversorgung favorisiert, in 8 Clustern sind dezentrale Versorgungsoptionen die bessere Wahl. Das dargestellte „Szenario 50-%-Umsetzung“ zeigt die Auswirkungen wenn die Hälfte alle Handlungsoptionen komplett in Maßnahmenumsetzungen münden würden. Das dargestellte Szenario „maximale Umsetzung“ zeigt die Auswirkungen wenn alle Handlungsoptionen komplett in Maßnahmenumsetzungen münden würden. Die Treibhausgasemissionen der Wärmeversorgung des Jahres 2012 würden sich halbieren. Konkret in Zahlen ausgedrückt ergibt sich folgendes Bild: • Der Wärmeverbrauch des Jahres 2012 liegt bei 471.671 MWh aus dem Gesamtemissionen von 87.625 t CO2-Äquivalente resultieren. • Durch eine allgemeine Energieeinsparung von jährlich 2,3 % würde der Verbrauch bis zum Jahr 2025 auf 349.017 MWh sinken und gleichzeitig Treibhausgasemissionen von 69.236 t CO2-Äquivalente resultieren, was einer prozentuellen Einsparung von 16 % gegenüber den Ausgangswert entspräche. • Im „Szenario 50%-Umsetzung“ sinken die Treibhausgasemissionen auf 56.716 t CO2Äquivalente, was einer Einsparung von 35% gegenüber dem Ausgangswert entspräche. Prozentual gesehen sinken die Emissionen durch die Umstellung der Wärmeversorgung damit wesentlich stärker als durch die reine Energieeinsparung im gleichen Zeitraum. • Im „Szenario maximale Umsetzung“ sinken die Treibhausgasemissionen auf 46.797 t CO2-Äquivalente, was einer Einsparung von 47% gegenüber dem Ausgangswert entspräche. Prozentual gesehen sinken die Emissionen durch die Umstellung der Wärmeversorgung damit wesentlich stärker als durch die reine Energieeinsparung im gleichen Zeitraum. Dieses Szenario ist jedoch im Zeitraum bis 2025 wahrscheinlich nicht zu realisieren. 10 Integriertes Wärmenutzungskonzept Bochum-Ost | KURZFASSUNG Bild 0-1: Szenarien der Entwicklung der Treibhausgasemissionen im Untersuchungsgebiet Das Controlling-Konzept beinhaltet die Nachverfolgung der Handlungsempfehlungen und der zu erarbeitenden Maßnahmen und eine praktische handhabbare Projektsteuerung mittels einer Excel®-Datei. Für den Projektfortschritt sind Prüfindikatoren festgelegt worden, anhand derer die Empfehlungen/Maßnahmen hinsichtlich Klimaschutz und Zieljahr geprüft werden. Das Öffentlichkeitskonzept beinhaltet allgemeine Grundlagen für eine gezielte Öffentlichkeitsarbeit und mögliche Beteiligungsverfahren. Für den Raum Bochum-Ost werden in dem Öffentlichkeitskonzept konkrete Handlungsempfehlungen gegeben. Neben den PRInstrumenten, wie die Einrichtung einer Online-Beratungsstelle werden die langfristige Etablierung eines Klimaschutzmanagers und die Schaffung eines kommunalen Beratungsteams vorgeschlagen. Für die Beteiligung und Kooperation sind je nach Zielstellung verschiedene Instrumente denkbar, wie z. B. eine Fokusgruppe, eine Planungs-/Zukunftswerkstatt, ein Onlinedialog oder ein Runder Tisch. 7. Umsetzung / weiterer Ablauf Das Konzept bildet eine langfristige Strategie für den energetischen Umbau im Untersuchungsgebiet. Es dient als Basis für eine abgestimmte Vorgehensweise zwischen den Akteuren (Wohnungsbaugesellschaften, Einzeleigentümer, Stadtwerke Bochum, weitere Versorger und Stadt Bochum). Es dient zudem als Basis für eine systematische Berücksichtigung der energetischen Aspekte bei der Planung von neuen Baugebieten aber auch im Bestandsumbau. Die konkrete Planung und Umsetzung von zentralen Wärmelösungen (Nahwärmenetze) oder dezentralen Varianten an den Gebäuden ist aber von den Gebäudeeigentümern, den Stadtwerken oder weiteren Versorgern vorzunehmen, während die Stadt selbst nur beratend 11 Integriertes Wärmenutzungskonzept Bochum-Ost | KURZFASSUNG und koordinierend tätig werden kann. Dies wird vorrangig durch den oder die zweite(n) Klimaschutzmanager/in zu übernehmen sein. Aus den o. a. allgemeinen Handlungsempfehlungen für die einzelnen Cluster sind noch konkrete Maßnahmen zu entwickeln. Für die systematische Erfassung dieser Umsetzungsmaßnahmen wurde ein Maßnahmenformular (siehe Anlage) entwickelt. Exemplarisch wurde dieses Maßnahmenformular für eine Maßnahme des Clusters 3 ausgefüllt. Folgende „Roadmap“ für die Umsetzung ist denkbar: • Eine kurzfristige Umsetzung dieses Wärmenutzungskonzeptes könnte in Cluster 3 »Langendreer« beginnen, da hier die Untersuchung der Detailbetrachtung Stennerskuhlstraße in enger Abstimmung mit dem Entscheidungsträger durchgeführt wurde und die Ergebnisse auf reges Interesse stoßen. Die unter Punkt 5. aufgezeigten Berechnungen und Ergebnisse liegen der Wohnungsgenossenschaft Bochum e.G. vor und werden geprüft. Konkrete Entscheidungen liegen diesbezüglich noch nicht vor. • Neben der Siedlung »Stennerskuhlstraße« könnten als nächster Schritt die benachbarten Einzelobjekte betrachtet und einbezogen werden. Hierzu ist eine vorausschauende Planung mit einer größeren Wärmeerzeugungsanlage und groß dimensionierter Nahwärmeleitung, welche die »Stennerskuhlstraße« und weitere besondere Einzelobjekte versorgt, anzustreben. Es bieten sich u. a. die folgenden Objekte mit räumlicher Nähe zueinander für eine Detailbetrachtung an: Hallenfreibad Langendreer, Albert-Schweizer-Schule, öffentliche Verwaltungsgebäude im Zentrum von Langendreer (z.B. Jobcenter Bochum-Ost am Carl-von-Ossietzky-Platz), Lessing-Schule, Franz-Dinnendahl Realschule sowie Stadtbücherei Bochum. Eine Miteinbeziehung dieser Wohnsiedlung hätte den Vorteil, dass in den Sommermonaten neben dem Freibad auch die Warmwasserversorgung in der Siedlung einen Grundlastwärmebedarf aufweisen würde.