Vergleichende Ökobilanzierung der semi- zentralen Hauswärmebereitstellung aus Holzreststoffen

• Main Author: Biemann, Kirsten
• Format: Others
• Language: German; de
• Published: 2015
• Online Access: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/4377/1/Dissertation_KBiemann_Ver%C3%B6ffentlichung.pdf; Biemann, Kirsten <http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/view/person/Biemann=3AKirsten=3A=3A.html> (2015): Vergleichende Ökobilanzierung der semi- zentralen Hauswärmebereitstellung aus Holzreststoffen.Darmstadt, Technische Universität, [Ph.D. Thesis]

Fast 40 Prozent des Endenergieverbrauchs in Deutschland wurde 2008 gebraucht um Raumwärme und Warmwasser für Wohngebäude bereitzustellen. Um die Umweltlasten zu senken und fossile Ressourcen zu schonen, muss eine Umstrukturierung der Wärmeversorgung erfolgen. Daher sorgen gesetzliche Rahmenbedingungen dafür, dass in Zukunft Wohngebäude besser gedämmt werden, sowie vermehrt durch erneuerbare Energien und über Wärmenetze versorgt werden. Dabei ist der nachwachsende und speicherbare Rohstoff Holz ein attraktiver Energieträger, der jedoch aufgrund begrenzter Potenziale möglichst effizient eingesetzt werden muss. Ein Anschluss der Wohnhäuser über ein Wärmenetz ist attraktiv, da größere Heiz(kraft)werke effizienter betrieben werden können als Einzelheizungen. Die bessere Wärmedämmung der Häuser steht jedoch oft im Gegensatz zum Anschluss an ein Wärmenetz, welches am effizientesten arbeiten kann, wenn viel Wärme auf kleinem Raum abgenommen wird. Daher muss bei Wärmenetzneubauten sorgfältig geprüft werden, ob sie ökonomisch und ökologisch sinnvoll sind. In dieser Arbeit werden die Umweltwirkungen der holzbasierten semi- zentralen Hauswärmeversorgung für unterschiedliche Siedlungstypen untersucht. Dabei bedeutet semi- zentral, dass über das Wärmenetz nicht mehr als 500 Abnehmer versorgt werden und die Wärmeerzeuger mit bis zu 5 MWth sich in Kundennähe befinden. Neben einem Holzheiz(kraft)werk als Grundlast kommt in holzbasierten Wärmenetzen ein Spitzenlastgaskessel zum Einsatz. Als Methode um die potentiellen Umweltwirkungen der Wärmebereitstellung zu erfassen kommt eine Ökobilanz nach ISO 14040/44 zum Einsatz. Dabei wird, anders als bei den bisher vorhandenen Ökobilanzen, auch der Bau und Betrieb der Wärmenetze miteinbezogen. Obwohl die Umweltwirkungen der holzbasierten semi- zentralen Wärmeversorgung stark durch die Wärmebereitstellung dominiert werden zeigt sich, dass eine Betrachtung der Umweltlasten beim Wärmeerzeuger nicht ausreichend ist. Eine Variation der Rahmenbedingungen hat ergeben, dass es zwei Haupteinflussfaktoren auf die Umweltwirkungen der holzbasierten semi- zentralen Wärmeversorgung gibt. Neben der Wärmebereitstellung im Heiz(kraft)werk hat auch der Siedlungstyp einen großen Einfluss, denn je nach Siedlungstyp variieren die Wärmeabnehmer und die Netzstruktur, und damit auch die Wärmeverluste und der Anteil der Wärme der aus Holzreststoffen produziert wird, sehr stark. Der Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ist durch ihre bessere Brennstoffnutzung sowohl ökologisch als auch ökonomisch vorteilhaft. Aufgrund der großen Variation der Wärmeverluste zwischen Einfamilienhäusern mit 23 Prozent und großen Mehrfamilienhäusern mit 4 Prozent schneiden die größeren Abnehmer immer besser ab. Da bei der Holznutzung weniger Treibhausgasemissionen, ein geringerer Ozonabbau und weniger fossile Ressourcen gegenüber der Gasnutzung anfallen, ist ein höherer Holzenergieanteil vorteilhaft. Allerdings treten dann auch erhöhte Feinstaubemissionen auf. Eine Überprüfung der Wirtschaftlichkeit hat zudem gezeigt, dass eine Umstellung auf eine holzbasierte semi- zentrale Hauswärmeversorgung für Mehrfamilienhäusersiedlungen ökonomisch realisierbar ist. Holzbasierte semi- zentrale Netze in Einfamilienhäusersiedlungen lohnen sich ökonomisch jedoch oft nicht. Ein Vergleich der holzbasierten semi- zentralen Wärmeversorgung mit der heute vorherrschenden dezentralen Nutzung von Erdgas zeigt ein großes Potenzial zur Reduktion von Treibhausgasen, Ozonabbau und fossilen Ressourcen bei Nutzung der holzbasierten Variante. Allerdings steigen die Feinstaubemissionen stark, Sommersmog, Versauerung, terrestrische Eutrophierung und teilweise auch die aquatische Eutrophierung leicht an. Lediglich durch die Nutzung eines Holzvergaser- Blockheizkraftwerkes können die Feinstaubemissionen verringert werden. Ähnliches gilt auch für ein holzbasiertes zentrales Wärmenetz. Auch bei der dezentralen Wärmeversorgung aus Holz sinken Treibhausgase, Ozonabbau und fossile Ressourcennutzung, jedoch steigen die Feinstaubemissionen extrem stark an. Sie liegen über 1.000 Prozent über denen der dezentralen Gasnutzung.