In der Kommunalen Wärmeplanung zeigt sich der Sinn der Smart City

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5th generation district heating and cooling systems as a solution for renewable urban thermal energy supply / By Stef Boesten, Wilfried Ivens, Stefan C. Dekker, Herman Eijdems / Adv. Geosci., 49, 129–136, 2019. https://doi.org/10.5194/adgeo-49-129-2019 / CC BY 4.0

5th generation district heating and cooling systems as a solution for renewable urban thermal energy supply / By Stef Boesten, Wilfried Ivens, Stefan C. Dekker, Herman Eijdems / Adv. Geosci., 49, 129–136, 2019. https://doi.org/10.5194/adgeo-49-129-2019 / CC BY 4.0

Die Wärmeplanung ist ein umfassender, offener Transformationsprozess mit einem definierten Ziel: die CO2-neutrale Wärmeversorgung von Gebäuden

Deutschland hat sich mit dem Klimaschutzgesetz darauf festgelegt, bis zum Jahr 2045 die Treibhausgasneutralität zu erreichen. Dafür muss auch die Wärmeversorgung auf klimaneutrale Wärmequellen umgestellt werden, ein überaus komplexer und langwieriger Prozess, der durch eine Gesetz zur „Verpflichtenden Kommunalen Wärmeplanung“ in diesem Jahr bundesweit gestartet werden soll. Ein Wärmeplan ist laut Handlungsleitfaden Kommunale Wärmeplanung des Landes Baden-Württemberg die Grundlage für die Verknüpfung der energetischen Gebäudesanierung mit einer klimaneutralen Wärmeversorgung und besteht aus drei Modulen:

  • Bestandsanalyse Wärmebedarf und Versorgungsinfrastruktur
  • Potenzialanalyse erneuerbare Energien und Abwärme
  • Aufstellung Zielszenario 2050 mit Zwischenstand 2030

Die Komplexität ergibt sich auf mehreren Ebenen, die nachfolgend kurz angerissen werden.

Technisch
Die klimaneutrale Wärmeversorgung ergibt sich aus einem Zusammenwirken von Energieeffizienz (Wärmedämmung, intelligente Gebäudeenergiemanagement und Temperaturreduzierung) und dem Bezug von externer Wärme. Die Wärme kann aus thermischen Netzen in Form von Fern- oder Nahwärme bereitgestellt werden, oder sie wird mit Hilfe von Einzelheizungen, z.B. Wärmepumpen aus der oberflächennahen Erdwärme oder der Luftwärme erzeugt. Für Wärmepumpen muss dafür ein klimaneutraler Strombezug sichergestellt werden. Nahwärme kann aus Solarthermie, Biomasse, Geothermie, Umweltwärme (Abwässer, Grubenwässer) oder aus Abwärme von Industrieanlagen gewonnen werden. Dabei können auch thermische Speicher zum Einsatz kommen. Dabei muss immer berücksichtigt werden, dass die Übertragung von Wärme mit hohen Wärmeverlusten verbunden ist, die mit hohem Ressourceneinsatz zur Isolation von Wärmerohren nur eingeschränkt abgemildert werden können. Im Bereich der Geothermie kommt erschwerend hinzu, dass auch auf Probebohrungen basierende Temperaturannahmen sich regelmäßig in der Umsetzung nicht bestätigt werden.
Auch ist die Verfügbarkeit von Wasserstoff technisch und wirtschaftlich noch nicht ausreichend gesichert, um bereits jetzt davon ausgehen zu können, dass in dem bestehenden Gasverteilsystem künftig Wasserstoff oder Methan (hergestellt aus Wasserstoff und Kohlenstoff) durchgeleitet werden kann.

Wirtschaftlich
Der Einbau von Wärmepumpen ist kostspielig. Die Wirtschaftlichkeit von thermischen Netzen ist abhängig von der Anschlussrate von Gebäuden pro Leitungskilometer innerhalb eines bestimmten Zeitraums. In der Kostenberechnung müssen auch die Preisentwicklungen für fossile Wärmeerzeuger (Ölheizungen, Gasthermen, davon abhängig auch die Holz-/Pelletpreisentwicklung) sowie die Preisentwicklung von CO2-Zertifikaten (oder CO2-Steuern) berücksichtigt werden. Für eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einzelner Wärmeversorgungssysteme müssen demnach viele Annahmen mit unterschiedlichen dynamischen Entwicklungen getroffen und laufend überprüft werden.

Beteiligungsverfahren für eine leitungsgebundene Wärmeversorgung
Grundsätzlich ist ein Benutzungszwang für ein Fern- oder Nahwärmenetz nach §16 EEWärmeGas aus Klima- und Ressourcenschutzgründen zulässig, wenn die Energie zu einem wesentlichen Anteil aus Erneuerbaren Energien, aus der Nutzung von Abwärme, einer KWK-Anlage oder einer Kombination davon stammt. [1] Die betriebswirtschaftliche Herausforderung bleibt dennoch bestehen, ab wann mit wie vielen Anschlüssen gerechnet werden kann, um zu einer Kostendeckung der Investition zu gelangen. In Bestandsquartieren mit homogener Altersstruktur der Gebäude (z.B. eine Einfamilienhaussiedlung, die innerhalb von fünf Jahren errichtet wurde) kann der altersbedingte Ersatz von Heizgeräten eingeschätzt werden. In Gebieten mit Mischbebauung ist das weit weniger der Fall. Die Altersstrukturen der Heizungsanlagen kann mit Hilfe von Daten der Schornsteinfeger schätzbar (erkennbar?) gemacht werden, aber Erfahrungen zeigen, dass Schornsteinfeger ihre Daten nicht gerne verfügbar machen.
Wenn eine Potenzialanalyse aufzeigt, dass sich eine Nahwärmeversorgung lohnen könnte, müssen die Gebäudeeigentümer*innen in einen Beteiligungsprozess eingebunden werden, der zu einem Vertragsabschluss führt. In diesem Vertrag müssen auch Preisgleitklauseln mit hoher Transparenz und Nachvollziehbarkeit für den Anschlussnehmer vereinbart werden.
Die Errichtung einer Nah- oder Fernwärmeversorgung wird einen hohen Informations- und Diskussionsbedarf erzeugen, der gemanagt werden muss.

Offener Prozess
Da viele technische Fragen noch nicht geklärt sind und die wirtschaftlichen Faktoren von einer hohen Preis- und Kostendynamik abhängig sind, kann eine Wärmeversorgung nicht bereits zum jetzigen Zeitpunkt abschließend geplant werden. Diese Unsicherheit wird sich auch auf die Informationsveranstaltungen und Beteiligungsverfahren niederschlagen. Es ist nur ein Zug-um-Zug-Verfahren denkbar, das mit einfachen Teilprojekten beginnt und die Umstellung der Wärmeversorgung Projekt für Projekt vorantreibt. Dabei bleibt bspw. die Frage offen, ob Wohnquartiere mit Einfamilienhäusern, die jetzt an einer Gasleitung angeschlossen sind, mit Blick auf eine (mögliche, wahrscheinliche?) künftige Nahwärmeversorgung von Investitionen in Wärmepumpen abgehalten werden sollen oder mit Blick auf das neue Gebäudeenergiegesetz (GEG) eher angehalten werden, möglichst schnell in Wärmepumpen zu investieren. Hier setzen wichtige Abwägungsprozesse ein, welche federführend seitens der Kommune geleitet werden müssen.

Management der Wärmeversorgung
Laut Ankündigung soll ab 2023 ein Gesetz zur Verpflichtenden Kommunalen Wärmeplanung erlassen werden. Die Erwartung – z.B. von Energy4Climate.NRW – ist, dass diese Verpflichtung für Kommunen ab 20.000 Einwohnern gilt. Die Frage stellt sich, was diese Verpflichtung beinhalten wird. In BaWü gilt, dass die Kreisstädte bis Ende 2023 eine Bestands- sowie eine Potenzialanalyse vorlegen müssen inkl. 5 konkreter Einzelmaßnahmen, die innerhalb von fünf Jahren umgesetzt werden müssen. Und was passiert mit Kommunen unter 20.000 Einwohnern? Soll dort ausschließlich der Markt die Wärmeversorgung regeln?
Im Zusammenhang mit der „Verpflichtung“ stellt sich die Frage nach den Einfluss- und Gestaltungsmöglichkeiten der Kommunen, die abhängig ist davon, in welchem Umfang die Kommune die Wärmeversorgung im Eigenbetrieb gewährleisten kann oder auf Dienstleister im kommunalen oder nicht-kommunalen Umfeld (Regionalversorgungsunternehmen, Privatunternehmen) zurückgreifen kann oder muss. Wird die Vorlage einer Strategie mit Einzelmaßnahmen reichen, um der Verpflichtung nachzukommen? Wer prüft die Stringenz und Umsetzbarkeit einer solchen Strategie? Was passiert, wenn die Kommune die Strategie aus unterschiedlichen Gründen nicht umsetzen kann?
Mindestens kommt der Kommune eine orchestrierende Rolle zu. Sie muss federführend die Roadmap der Wärmestrategie entwickeln, die Projekte mit den wichtigsten Meilensteinen überwachen, die Akteure kennen und rechtzeitig nachsteuern können. Sie muss auch den Kontakt mit den übergeordneten Behörden pflegen und sich mit anderen Kommunen zum Erfahrungsaustausch, ggf. auch zur Verbundpartnerschaft zusammenschließen.

Ein Projekt der Digitalisierung
Die kommunale Wärmeplanung ist ein Vorhaben, das in der Bestands- und Potenzialanalyse auf viele Daten zurückgreifen muss. Nach der Umstellung auf eine klimaneutrale Wärmeversorgung wird zudem ein genaues Monitoring erforderlich sein, um feststellen zu können, ob die klimaneutrale Wärmeversorgung tatsächlich ohne CO2-Emissionen oder mit abnehmenden CO2-Emissionen erfolgt (weil bspw. zum Betrieb der Wärmepumpen der prozentuale Anteil von Grünstrom stetig steigt). Die Daten werden aus Gebäudekatastern, von Satelliten, aus Schornsteinfegerinnungen und – hoffentlich – in zunehmendem Maße aus den Echtzeitmessungen von Smart Metern übertragen. Die Daten müssen entsprechend der DSGVO geclustert und anonymisiert werden, um Rückschlüsse auf Heizverhalten und Lebensweisen von Haushalten zu verhindern. Gleichzeitig sollen aber aus den Daten Erkenntnisse abgeleitet werden können, die zu einer Beschleunigung und falls notwendig zur Nachbesserung einzelner Vorhaben führen. Prognosetools, welche in der Lage sind, alle Annahmen laufend mit Echtzeitdaten abzugleichen und Szenarien zu entwerfen wie deren Umsetzung zu überprüfen (Digitale Zwillinge), werden in der Wärmeplanung eine wichtige Rolle spielen. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Kommune die Datenhoheit in der Wärmeplanung behält und ihren Bürger*innen gegenüber gewährleisten kann.

Ein Smart City Projekt
In der Kommunalen Wärmeplanung kommt mit den oben beschriebenen Aspekten vieles zusammen, was bisher die Definition einer Smart City ausmachte: Technologie, Beteiligung, Wirtschaftlichkeitsaspekte, Governance, Datenmanagement, Nachhaltigkeit. Mit dem Start der Kommunalen Wärmeplanung werden die Kommunen nolens volens Smart Cities. Umgekehrt kann man sagen: in der Wärmeplanung zeigt sich die Sinnhaftigkeit der Smart City Entwicklung!

[1] S. hierzu Whitepaper von Rödl und Partner, https://www.roedl.de/themen/kursbuch-stadtwerke/maerz-2020/anschlusszwang-benutzungszwang-fernwaermeversorgung-fernwaermesatzung. Zu beachten sind hierbei auch die vergaberechtlichen Einschränkungen!

Alle Blog-Beiträge unter AKTUELLES sowie Foren-Beiträge und Kommentare geben die persönliche Meinung des/der jeweiligen Autors/Autor:in wieder und nicht zwangsläufig die des Bundesverband Smart City e.V. und/oder dessen Vorstands und/oder aller seiner Mitglieder.

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Über Stefan Slembrouck

Stefan Slembrouck ist Philosoph und Betriebswirt und arbeitet seit 2009 im Bereich der digitalen Transformation und der Entwicklung von Smart Cities. Er verfügt über ein weitreichendes internationales Smart City Netzwerk und hat sich eingehend mit den Themen Digitalisierung der Energienetze, intelligente Straßenbeleuchtung, Ladeinfrastruktur und vernetzte Mobilität sowie dem Aufbau und Betrieb offener Datenplattformen unter Verwendung von ML und KI Algorithmen auseinandergesetzt. Er ist in mehreren Förderprogrammen aktiv: KNOWING zur besseren Einschätzung von Reaktionsrisiken (response risks) als Folge von Klimaanpassungsmaßnahmen, Intelligent Cities Challenge zum Aufbau eines Klimapaktes zwischen Kommunen und Unternehmen und TheaDiPOLIS zur Erkundung neuer, digital unterstützter Formen und Wege zur Beteiligung von Bürger*innen an der Stadtentwicklung. Parallel dazu entwickelt er das Thema Ethik der Smart City: Wie können die Ziele von mehr Lebensqualität und sozialer Kohäsion unter Gesichtspunkten der Stadtentwicklung in der Digitalmoderne mit Blick auf die Herausforderung der Klima- und Biodiversitätskrise zusammengeführt werden? Zu diesem Thema arbeitet er zurzeit an einer Dissertation an der TU Berlin bei Prof. Hans-Liudger Dienel. *** Stefan Slembrouck is a philosopher and business economist and has been working in the field of digital transformation and the development of smart cities since 2009. He has an extensive international smart city network and has worked extensively on the digitalization of energy grids, smart street lighting, charging infrastructure and connected mobility as well as the development and operation of open data platforms using ML and AI algorithms. He is active in several funding programs: KNOWING to better assess response risks as a result of climate adaptation measures, Intelligent Cities Challenge to establish a climate pact between municipalities and companies and TheaDiPOLIS to explore new, digitally supported forms and ways of involving citizens in urban development. At the same time, he is developing the topic of smart city ethics: how can the goals of greater quality of life and social cohesion be brought together from the perspective of urban development in the digital modern age with a view to the challenge of the climate and biodiversity crisis? He is currently working on a dissertation on this topic at the TU Berlin with Prof. Hans-Liudger Dienel. Homepage ->