Im Zentrum des Projektes »Quartiersentwicklung auf Basis von Nahwärmeinseln mit flexiblen KWK-Systemen und Teilsanierung« – kurz: QUENTIN – steht der Oberhausener Stadtteil Tackenberg. Dort soll mit Hilfe von Sanierungskonzepten energieeffizienter und vor allem bezahlbarer Wohnraum entstehen. Konkret werden für vier ausgewählte Quartiersbereiche Nahwärmeinseln mit flexibel betriebenen KWK-Anlagen aufgebaut und untersucht.
Hintergrund des Projektes ist das Energiekonzept der Bundesregierung. Es fordert bis zum Jahr 2045 einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand. Maßgebliches Instrument zur Erreichung dieses Zieles sind das Gebäudeenergiegesetz (GEG) und das Wärmeplanungsgesetz (WPG), die Standards für die Energieeffizienz und Einsatz von erneuerbaren Energien definieren. Das Problem: Da diese Standards in der Regel nur zu hohen Kosten umgesetzt werden können, bleibt Wohnraum im unteren Preissegment mit geringen Kaltmieten meist von einer energetischen Sanierung ausgenommen.
Hier setzt QUENTIN an: Im Rahmen des Verbundvorhabens werden effiziente, bezahlbare und kurzfristig umsetzbare Konzepte zur energetischen Quartierssanierung mit relevantem Primärenergieeinsparpotenzial erarbeitet. Beteiligt sind die Energieversorgung Oberhausen AG (evo), die Osterfelder Wohnungsgenossenschaft eG (GE-WO), die Gemeinnützige Wohnungsgenossenschaft Oberhausen-Sterkrade eG (GWG), die Servicebetriebe Oberhausen (SBO, Eigenbetrieb der Stadt Oberhausen) und Fraunhofer UMSICHT.
Die Projektpartner bauen auf Ergebnissen des 2019 abgeschlossenen Projektes »FlexKWK« auf, bei dem in Oberhausen-Barmingholten ein neues Konzept der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) für ein bestehendes Wärmenetz entstanden ist: Ein Blockheizkraftwerk, ein großer Wärmespeicher sowie ein elektrischer Warmwassererzeuger versorgen insgesamt 150 Wohneinheiten. Dadurch ist die Siedlung eine flexible Nahwärmeinsel geworden. Strom wird produziert, wenn er benötigt wird. Die dabei entstehende Wärme wird gespeichert und entsprechend der Anforderungen des Wärmenetzes zur Verfügung gestellt.
Solche Wärmeinseln sollen auch für vier ausgewählte Quartiere der Osterfelder Wohnungsgenossenschaft und der Sterkrader Wohnungsgenossenschaft aufgebaut werden. Begleitet wird dieser Prozess durch den Aufbau von Niedertemperaturwärmenetzen mit zentralen und dezentralen Wärmespeichern, der Sanierung ausgewählter Gebäude sowie die Einbindung öffentlicher Gebäude der SBO in das Versorgungskonzept. Parallel werden umfassende Analysen zu Sanierungsstand und Primärenergieminderungspotenzial durchgeführt sowie Sanierungsstrategien entwickelt, die eine Übertragung und kontinuierliche Weiterentwicklung des Konzeptes ermöglichen.
2021 und 2022 sind zwei Nahwärmeinseln in den Quartieren »Flöz-Matthias-Straße« und »Dirlingsweg« mit dem ursprünglich geplanten Konzept in Betrieb gegangen: Die großzügig ausgelegten Wärmespeicher ermöglichen eine zeitliche Entkopplung von Stromerzeugung durch die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und den Wärmeverbrauch in den Quartieren. Parallel haben GE-WO und GWG verschiedene Gebäude energetisch saniert. U.a. wurden neue Fenster und Türen eingebaut sowie Fassaden und Dächer gedämmt. Eines der wichtigsten Ergebnisse: Durch die Umstellung auf das Nahwärmesystem, die Integration flexibler Blockheizkraftwerke (BHKW) und die Kombination mit Teilsanierungen konnten trotz Netz- und Speicherverluste die CO2-Emissionen in beiden Quartieren signifikant vermindert werden – und zwar um 9,4 und 12,9 Prozent.
Darüber hinaus haben die Forschenden wertvolle Erkenntnisse über die Verwendung von dezentralen Wärmespeichern und deren Integration in die Nahwärmenetze gewonnen. Ein Beispiel: Durch das optimierte Speichermanagement konnte die benötigte Spitzenlast auf 50 Prozent der ursprünglichen Gebäudeanschlussleistung reduziert werden. Dies zeigt: Durch intelligente Planung und Umsetzung lässt sich die Anlagentechnik minimieren und deren Ausnutzung optimieren.
Zudem haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Optimierungsrechnungen zur zukünftigen Entwicklung der Nahwärmeversorgung in den Quartieren durchgeführt. Im Fokus standen drei Kernszenarien (Beharrung, Schwerpunkt Wasserstoff und Schwerpunkt Elektrifizierung), die sowohl unter qualitativen als auch quantitativen Aspekten wie Energiepreise, Technologien und politische Vorgaben beleuchtet wurden. Schlussfolgerungen:
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einsatz der Nahwärmeinseln nicht nur ökologische Vorteile mit Blick auf CO2-Reduktion und Energieeinsparung bieten, sondern auch wirtschaftliche Potenziale für Stadtwerke und Wärmenetzbetreibende aufzeigen. Nahwärmegebiete sind sowohl zur Integration erneuerbarer Energien als auch zur kontinuierlichen Verbesserung der Effizienz von Wärmeversorgungsystemen geeignet und können dazu beitragen, die Klimaziele bis 2045 zu erreichen.
Das Projekt »Quartiersentwicklung auf Basis von Nahwärmeinseln mit flexiblen KWK-Systemen und Teilsanierung« – kurz: QUENTIN – wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT