Wärmeplanungsservice für Versorger und Kommunen
Wegweiser in der lokalen Wärmewende
Wie kann die Dekarbonisierung des Wärmesektors schnell und ökonomisch nachhaltig erfolgen? Welche Technologien sollten dafür zum Einsatz kommen? Diese und weitere Fragen zur Wärmewende beschäftigen Kommunen ebenso wie Wärmeanbieter. Antworten liefert die Wärmeplanung von Fichtner. Ein Expertenteam kombiniert die Erfahrung aus vielen Projekten mit Wissen in den Bereichen Wärmemarkt, Erzeugung und Infrastruktur und erarbeitet auf Basis bewährter IT-Werkzeuge individuelle Wärmekonzepte.
Unsere Wärmeplanung liefert Nah- und Fernwärmeanbietern sowie Kommunen maßgeschneiderte Konzepte, die für eine klimaneutrale und wirtschaftliche Wärmeversorgung der Zukunft sorgen. Dabei stehen Machbarkeit und Bezahlbarkeit der Wärmewende im Mittelpunkt.
Die folgenden Punkte beschreiben das von uns empfohlene Vorgehen:
1. Erarbeitung einer verlässlichen Datenbasis
Der erste Schritt bei der Wärmeplanung ist das Schaffen einer soliden Datenbasis. Dazu werden die Daten unter anderem aus geografischen Informationssystemen, aus Energiedatenmanagementsystemen oder aus Betriebsmitteldatenbanken übernommen, auf Vollständigkeit und Konsistenz überprüft und bei Bedarf veredelt. Sollten Daten fehlen, etwa zur Gebäudestruktur, werden diese optimalerweise zugekauft, erhoben oder mit statistischen Methoden ermittelt und eingepflegt.
2. Erstellen eines digitalen Abbilds
Auf Basis der Daten erstellt das Expertenteam von Fichtner ein digitales Abbild im sogenannten HeatPlanner, einem Modul der IT-Lösung „Fichtner Digital Grid“. Dies ist eine mandantenfähige Software-as-a-Service-Lösung, die Kunden interaktiv via Browser nutzen können. Dieses Abbild enthält je nach verfügbarer Datenbasis zum Beispiel:
- Gebäudedaten differenziert nach Baualter, Gebäudetyp und Nutzungsart
- Gegenwärtige Wärmebedarfe der Objekte bzw. Quartiere
- Infrastrukturen, z.B. Fern-/Nahwärmeleitungen oder Gasnetz (inkl. zugehöriger Daten)
- Versorgungsanlagen und ihre wesentlichen Merkmale (Art, Leistung, Kennlinien)
- Erneuerbare Wärmepotenziale, beispielsweise aus unvermeidbarer Abwärme, Tiefengeo- und Solarthermie oder Abwasser
- Energieeinsparpotenziale durch Steigerung der Energieeffizienz im Gebäudebestand
In der von Fichtner entwickelten IT-Lösung „HeatPlanner“ werden Gebäude mit Merkmalen wie Typ, Größe, Alter oder Grad der Sanierung erfasst.
(Bildquelle: Regionalverband Ruhr)
3. Festlegung der jeweiligen Rahmenbedingungen und Zielszenario
Zusätzlich erfasst werden die Rahmenbedingungen für die Planung, etwa die Bevorzugung oder Vermeidung bestimmter Technologien oder Potenziale der Sektorenkopplung. Zusammen mit dem Auftraggeber werden die Rahmenbedingungen für das Zielszenario festgelegt – beispielsweise Mindestannahmen für Sanierung oder den Ausbau erneuerbarer Wärmeerzeugung für ein konservatives Szenario oder Obergrenzen für ein optimistisches Szenario.
4. Auswertung des Wärmebedarfs und Prognose
Auf der Grundlage des digitalen Abbilds im HeatPlanner lassen sich mithilfe statistischer Daten sowie regional verfügbarer Informationen – beispielsweise zum Sanierungsstand von Gebäuden und Quartieren – die Wärmebedarfe der Zukunft prognostizieren und anschaulich darstellen. Dabei fließen Faktoren wie Klimawandel, Änderungen der Einwohnerzahlen, potenzielle Baugebiete etc. ein. Wesentliche Daten für die weitere Wärmeplanung wie die Wärmedichte (Verbrauch pro Fläche) oder Wärmeliniendichte (Verbrauch entlang eines Straßenzugs o.ä.) können mit der Software entsprechend der Parameter für unterschiedliche Szenarien angepasst werden.
Anhand des Gebäudebestands, Statistiken zur Sanierung und Prognosen lässt sich der künftige Wärmebedarf zuverlässig abschätzen und mittels der Wärmeliniendichte darstellen.
(Bildquelle: Fichtner, Open Street Map, Regionalverband Ruhr)
5. Erarbeitung von Zielbildern der Wärmeplanung
Anhand der vorliegenden Daten und Prognosen lassen sich die Optionen für die künftige Wärmeversorgung ableiten. Im Falle eines Wärmeversorgers wären dies beispielsweise folgende wesentliche Ergebnisse:
- Ermittlung des zukünftigen Wärmeabsatzpotenzials für bestimmte Zieljahre
- Identifikation von Erweiterungs- und Neubaupotenzialen im Wärmenetz
- Straßenscharfe Darstellung einer (klimaneutralen) Wärmeversorgungsstruktur
- mögliche Wärmeerzeugungstechniken bzw. nutzbare Quellen
Außerdem erarbeitet das Team im Zuge der Wärmeplanung, wie die Transformation oder Erweiterung des Wärmeerzeugerparks erfolgen kann, welche Auswirkungen es auf das Stromnetz hat (z.B. bei Einsatz von Großwärmepumpen) und wie hoch die voraussichtlichen Investitions- und Lebenszykluskosten sein werden. Dabei profitieren Auftraggeber von der interdisziplinären Kompetenz von Fichtner. Spezialisten aus den Bereichen Hoch- und Tiefbau, Kraftwerks- und Anlagenbau, Elektrotechnik, Infrastruktur sowie Fachkundige des Wärmemarkts bringen ihre Kenntnisse in die Potenzialbetrachtung und Bewertung ein.
Im HeatPlanner lässt sich übersichtlich darstellen, wie der Wärmebedarf aktuell in der Siedlung verteilt ist. Werden Gebäude zukünftig saniert, ändert sich dieser, und mittels entsprechender Szenarien kann auch eine zukünftige Verteilung des Wärmebedarfs visualisiert werden.
(Bildquelle: Fichtner, Microsoft Corp., Regionalverband Ruhr)
Die von Fichtner erarbeiteten Zielbilder und Zielentwicklungspfade sind ergebnisoffen. Somit können als Wärmequellen Industrie- und Gewerbeabfälle, (Tiefen-)Geothermie oder Wärmepumpenlösungen, Power-to-Heat, ggf. grüne Gase bzw. Wasserstoff und vieles mehr als Optionen berücksichtigt werden. Nach der Überprüfung auf ihre Machbarkeit können sie zudem in realistischen Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen verglichen werden.
Ergebnis: Roadmap in eine klimaneutrale Wärmeversorgung
Auftraggeber erhalten als Resultat unserer Wärmeplanung eine dokumentierte Roadmap zum Ausbau ihrer Netze und zur Adaption der Erzeugungsanlagen sowie Empfehlungen. Da hierbei zum Beispiel auch Neubaugebiete oder bislang noch nicht an ein Wärmenetz angeschlossene Objekte einbezogen werden (Nachverdichtung), ergibt sich oft das Potenzial, neue Verbraucher zu gewinnen.
Roadmap für die Geschäftsentwicklung oder kommunale Wärmeplanung
Wärmeanbieter erhalten mit unserer Wärmeplanung also eine Anleitung zur Wärmewende, die Strategen, Techniker und Controller zufriedenstellt; Gemeindeverwaltungen bekommen eine verlässliche Basis für ihre kommunale Wärmeplanung. Lizenznehmer unserer IT-Lösung Fichtner Digital Grid haben zudem maximalen Einblick während des Planungsprozesses und sie können die Anwendung sowie die eigenen, darin gespeicherten Daten interaktiv in einem modernen Frontend weiternutzen.
Fallbeispiel BS|ENERGY:
Großes Ausbaupotenzial im Wärmenetz
Bild: BS|ENERGY
Welche Wege führen zur klimaneutralen Wärmebereitstellung und wie sind sie wirtschaftlich zu beschreiten? Das wollte auch die Braunschweiger Versorgungs-AG & Co. KG (BS|ENERGY) wissen und beauftragte Fichtner im Jahr 2023, ein Grobkonzept für die Dekarbonisierung zu erarbeiten. Gefragt war keine visionäre Strategie – ein realistisches Konzept sollte es sein, das neben den möglichen und nötigen Veränderungen auch die damit verbundenen Kosten aufzeigt.
BS|ENERGY ist in Braunschweig fest verwurzelt. Als Grundversorger für eine Stadt mit über 250.000 Bürgern ist die Unternehmensgruppe für die Gas-, Strom- und Fernwärmeversorgung, aber auch die Wasserversorgung und die Abwasserentsorgung verantwortlich. Zusätzlich wird der Betrieb der Straßenbeleuchtung und der Ampelanlagen sichergestellt. Mit verschiedenen Bausteinen rund um die Themen Energie und Infrastruktur unterstützt die BS|ENERGY Braunschweig dabei, sich auf die Herausforderungen von morgen vorzubereiten. Neben dem Ausbau von E-Ladeinfrastruktur und Glasfaser, intelligenten Zählern oder einem IoT-Funknetz ist auch die Dekarbonisierung der Wärme- und Stromversorgung einer dieser Bausteine.
Realistisches Konzept fußt auf einer guten Datenbasis
Zunächst hat das Team der Fichtner Management Consulting AG in Zusammenarbeit mit einem Drittanbieter eine belastbare Datenbasis geschaffen, indem es ein aktuelles, gebäudescharfes Wärmebedarfskataster für das ganze Stadtgebiet erstellt hat. Anhand des Katasters konnten die Consultants zusammen mit Planern und Planerinnen, Erzeugungsspezialisten, IT-Profis und einer Expertin für den Wärmemarkt die Erweiterungspotenziale für das Fernwärmenetz und die Nahwärmenetze erarbeiten und Optionen zur Errichtung neuer Nahwärmenetze aufzeigen. Die Überlegungen beziehen sowohl die Wärmeversorgung der Objekte und die Wärmedichte bzw. Wärmeliniendichte ein als auch Faktoren wie die Entwicklung der Einwohnerzahl, Klimawandel, Gebäudestandards und die voraussichtlichen Sanierungsraten.
Verschiedene Szenarien betrachtet
Da Prognosen für eine Zeitspanne von ca. 20 Jahren immer mit Unsicherheiten behaftet sind, bezieht das Konzept mehrere Szenarien ein. Zum Beispiel wird jeweils in ein konservatives, ein zukunftsweisendes und ein optimistisches Szenario unterschieden. Zudem werden verschiedene Erzeugungsoptionen. Dadurch ergeben sich mehrere potenzielle Zielbilder eines klimaneutralen Wärmeerzeugerparks für 2045 plus der zugehörigen Transformationspfade. Schließlich weist das Konzept für die diversen Szenarien die zu erwartenden Investitions- und Unterhaltskosten aus.
Wirtschaftlich sinnvolles Wachstum bei gleichzeitiger Treibhausgasneutralität machbar
Erfreuliches Ergebnis der Studie: BS|ENERGY kann eine treibhausgasneutrale Wärmeversorgung gemäß der Ziele der Bundesregierung bis 2045 umsetzen und dabei das Fernwärmenetz noch weiter ausbauen. Entsprechend kann somit einer größeren Anzahl an Haushalten in der Stadt eine treibhausgasneutrale Wärmeversorgung angeboten werden. Zusätzlich zum Ausbau des Fernwärmenetzes entstehen im Idealfall weitere Nahwärmenetze, wodurch das Unternehmen signifikant mehr Abnehmer gewinnen würde. Die getroffenen Annahmen und Szenarien werden nun bei BS|ENERGY auf ihre realistische Umsetzbarkeit hin geprüft, um erste Maßnahmen in die Wege zu leiten.
Juli 2024
Dr. Daniel Zech
Senior Consultant
im Projektbereich Energiewirtschaft
Jan Alexander Netter
Manager
bei der Fichtner Management Consulting AG
Peter Brack
Executive Director
bei der Fichtner IT Consulting GmbH
