Kommunale Wärmeplanung

Die Wärmedichte ist definiert als die Summe des Wärmeverbrauchs einer Gebäudegruppe bezogen auf die entsprechende Summe der Flurstücksfläche. Somit erhält man einen Wärmeverbrauch pro Fläche, welcher in kWh / m² pro Jahr angegeben wird. Somit erhält man z.B. auf dicht bebauten Flächen mit alten Gebäuden eine hohe Wärmedichte, da es hier viele schlecht gedämmte Gebäude mit hohem Wärmeverbrauch auf einer kleinen Fläche gibt. Dies ist z.B. in der Nürtinger Innenstadt (Cluster 1) der Fall.

Wärmedichten sind ein wichtiger Indikator für die Erstbeurteilung der Wirtschaftlichkeit eines Nah- oder Fernwärmenetzes. Denn dort, wo viele Gebäude eng zusammenstehen und einen hohen Wärmeverbrauch haben, lohnt sich in den meisten Fällen der Betrieb eines Wärmenetzes. Je besser energetisch saniert ein Gebäude ist, desto weniger Wärmeenergie wird benötigt. Die Wärmedichte nimmt in vielen Clustern bis zum Zieljahr 2040 ab, da sich die Wärmeverbräuche der Gebäude durch die energetischen Sanierungen verringern. Für die Ermittlung der Wärmenetzeignung ist daher auch die künftig zu erwartende Wärmedichte bis 2040 relevant.

Die Wärmeliniendichte ist definiert als die pro Jahr transportierte Wärme geteilt durch die Trassenlänge eines potenziellen Netzes. Sie gibt an wieviel Wärme ein Energielieferant pro verlegten Meter Wärmenetz absetzen kann. Die Wärmeliniendichte wurde für Straßenabschnitte ermittelt, d.h. entlang des Straßenabschnittes zwischen zwei Kreuzungen. Die Wärmeverbräuche der Gebäude auf beiden Seiten entlang des Straßenabschnitts wurden summiert und durch die Länge des Straßenabschnittes geteilt. Somit erhält man den spezifischen Wärmeverbrauch pro Längeneinheit, welcher in kWh / m pro Jahr angegeben wird. 

Ähnlich wie die Wärmedichte soll diese Kenngröße Auskunft über die Wirtschaftlichkeit und Qualität, d.h. die relativen Verluste einer leitungsgebundenen Wärmeversorgung, geben. Dort wo die Wärmeliniendichte sehr hoch ist, lohnt sich der Ausbau eines Nah- oder Fernwärmenetzes. 

Darstellung der räumlich verortbaren lokalen Erneuerbaren Energien-Potentiale im Stadtgebiet Nürtingen. Es handelt sich dabei um folgende Potentiale: 

• Biomasse aus der Stadtpflege (Bauhof)
• Klärgas aus der Kläranlage Nürtingen
• Wasserkraft 
• Abwärme aus dem Abwasser der Kläranlage
• Abwärme aus dem Flusswasser
• Biomasse aus dem Stadtwald
• Solarausbaupotential der Gebäudedächer (Datenquelle: Solarkarte Nürtingen)
• Oberflächennahe Geothermie (Datenquelle: Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg)

Die ermittelten Photovoltaik-Potentiale auf Freiflächen und Parkplätzen, das Windpotential sowie die Blockheizkraftwerke (BHKWs) konnten räumlich nicht verortet und damit nicht dargestellt werden.

Ziel der Bestandsanalyse ist die Ermittlung des aktuellen Wärmebedarfs und der daraus resultierenden Treibhausgasemissionen der Stadt Nürtingen. Die Wärmeverbräuche wurden gebäudescharf ermittelt, womit Daten von ca. 11.400 Gebäuden erhoben und verarbeitet werden mussten. Um den Schutz der personenbezogenen Daten zu gewährleisten, wurden diese auf Quartiere mit mindestens 5 Gebäuden aggregiert, welche wiederum zu größeren Clustern zusammengefasst wurden. Insgesamt wurden 33 Cluster für die Stadt Nürtingen gebildet.

Die erhobenen Daten beziehen sich auf das Jahr 2019, womit mögliche Verzerrungen im Wärmeverbrauch durch die nachfolgende Corona-Pandemie ausgeschlossen werden können. Um vergleichbare Werte zu erhalten, wurde der ermittelte Wärmeverbrauch mit einem Klimafaktor von 1,1 witterungsbereinigt.

Ergebnisse

Der witterungsbereinigte Wärmeverbrauch der Stadt Nürtingen betrug im Jahr 2019 ca. 520 GWh. Wie aus der untenstehenden Abbildung ersichtlich ist, haben fossile Wärmeversorgungsarten wie Heizöl, Erdgas, Flüssiggas sowie die derzeit noch nahezu ausschließlich fossil - wenn auch in hocheffizienter Kraft-Wärme-Kopplung - betriebenen Nah- und Fernwärmenetze mit ca. 80 Prozent den größten Anteil an der Nürtinger Wärmeversorgung. Erneuerbare Quellen wie feste Biomasse (z.B. Holz), Solarthermie oder Umweltwärme machen im Jahr 2019 lediglich einen Anteil von 10 Prozent aus. Bislang ist nur ein kleiner Teil der Wärmeversorgung in Form von Wärmepumpen oder Speicherheizungen strombetrieben. Perspektivisch wird dieser Anteil stark zunehmen.

Die überwiegend fossile Wärmeversorgung resultierte im Jahr 2019 in CO2-Emissionen in Höhe von ca. 131.500 Tonnen. Pro Einwohner in Nürtingen umgerechnet entspricht das ca. 3,2 Tonnen CO2, die alleine für die Wärmeversorgung entstehen.

Im Rahmen der Potentialanalyse wurde ermittelt, wie viel Wärmeenergie durch eine vollständige energetische Sanierung der Gebäude und durch Effizienzmaßnahmen in Unternehmen maximal eingespart werden kann. Es wurde ebenfalls untersucht, welche Potentiale es für eine Wärmeversorgung mit lokalen erneuerbaren Energien (Strom und Wärme) gibt, die innerhalb der Gemarkung vorkommen. 

Für die Ermittlung des maximal möglichen Potentials zur Wärmeeinsparung wurde eine Sanierungsrate von 5 Prozent für Wohngebäude ("Best Case Szenario") bis 2040 angenommen. Das bedeutet, dass bis 2040 jedes Jahr 5 Prozent des Wohngebäudebestands energetisch vollsaniert werden müsste. In absoluten Zahlen entspricht dies ca. 420 Gebäuden pro Jahr.
Zum Vergleich: die aktuelle Sanierungsrate auf Landkreisebene beträgt zurzeit ca. 0,6 Prozent. Um das maximal mögliche Potential der Wärmeeinsparung bis 2040 ausschöpfen zu können, müsste sich damit die Sanierungsrate verachtfachen.

Für Nichtwohngebäude wurden Wärmeeinsparungen über pauschale Faktoren zu Grunde gelegt, die von der Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg (KEA-BW) bereitgestellt wurden.

Ergebnisse

Mit den oben beschriebenen Annahmen würde sich der Wärmeverbrauch aller Nürtinger Gebäude bis 2040 um fast die Hälfte reduzieren (von aktuell 520 GWh auf 270 GWh). Das entspricht einer absoluten Einsparung von 250 GWh.

Insgesamt wurde ein technisches Potential von ca. 153 GWh erneuerbaren lokalen Energien für die Wärmeerzeugung und ca. 220 GWh für die Stromerzeugung ermittelt. Das Solarpotential wurde dabei vereinfacht vollständig der regenerativen Stromerzeugung (Photovoltaik) zugeordnet. 

Achtung: nicht das gesamte ermittelte Potential kann auch tatsächlich genutzt werden. Gerade beim PV-Strom müsste eine saisonale Speicherung erfolgen, damit der im Sommer erzeugte Strom auch im Winter für die Wärmepumpen genutzt werden könnte. Speichermöglichkeiten wurden im Rahmen der Wärmeplanung nicht evaluiert. Des Weiteren wird der lokal erzeugte Strom auch für andere Nutzer wie bspw. Haushalte oder Elektrofahrzeuge benötigt. Diese Zuteilung kann im Rahmen der Kommunalen Wärmeplanung nicht erfolgen. Daher beschränkt sich die Kommunale Wärmeplanung auf die Erfassung des regenerativen Strompotentials.

Die Abwärmeermittlung bei Unternehmen ergab, dass nur wenige relevante Abwärmemengen in Nürtingen durch Industrieprozesse anfallen. Diese werden derzeit fast vollständig von den Unternehmen selbst genutzt, womit für eine mögliche künftige Nah- oder Fernwärmeversorgung umgebender Gebäude derzeit keine Abwärmepotenziale ermittelt werden konnten. Daher werden diese auch nicht in den Ergebnissen aufgeführt.

Mit den vorhergehenden Ergebnissen aus der Bestands- und Potentialanalyse wurde für alle 33 Cluster der Stadt Nürtingen ein Szenario zur Deckung des künftigen Wärmebedarfs mit erneuerbaren Energien zur Erreichung einer klimaneutralen Wärmeversorgung bis 2040 (mit einem Zwischenziel für 2030) entwickelt.

Für das Zielszenario wurde eine Sanierungsrate von 2 Prozent angenommen, da eine Sanierungsrate von 5 Prozent aller Voraussicht nach nicht realisiert werden kann. Daher wird im Zielszenario nicht die maximal mögliche Energieeinsparung bis 2040 erreicht. Allerdings bedeutet eine Sanierungsrate von 2 Prozent bereits eine Verdreifachung der aktuellen Sanierungsrate und ist damit schon überaus ambitioniert.

Im Rahmen der Strategieentwicklung wurde jedem Cluster eine Eignung für Wärmenetze (zentrale Wärmeversorgung) oder für Einzelversorgung (dezentrale Wärmeversorgung) zugeordnet. Diese Zuordnung wurde primär auf Grundlage der Wärmedichten vorgenommen, wobei allerdings noch weitere Kriterien Einfluss auf die Zuordnung hatten:

• Wärmeliniendichten
• Abwärmepotential
• vorhandene Fernwärme
• hoher Heizölanteil
• Anteil Speicherheizungen
• angrenzende Freiflächen

Industriegebiete wurden mangels Kenntnis der Endenergienutzung (Heiz- oder Prozesswärme bzw. benötigtes Wärmeniveau) immer der Einzelversorgung zugeordnet.

Die in der Potentialanalyse ermittelten lokalen Vorkommen an erneuerbaren Energien wurden in den Clustern soweit sinnvoll möglich bei der Modellierung der künftigen Wärmeversorgung berücksichtigt. 

Ergebnisse

Der Wärmeverbrauch reduziert sich von aktuell 520 GWh auf 360 GWh im Jahr 2040, die Einsparung beträgt damit 30 Prozent (im Vergleich zu ca. 50 Prozent im Best-Case-Szenario mit 5 Prozent Sanierungsrate).

Durch Reduktion des Wärmeverbrauchs und gleichzeitiger Steigerung des Anteils an erneuerbaren Energien reduzieren sich die CO2-Emissionen aus der Wärmeversorgung von aktuell 131.500 Tonnen auf ca. 8.000 Tonnen CO2-Äquivalente (0,19 Tonnen pro Einwohner) im Jahr 2040. Dies entspricht einer Reduktion von 94 % innerhalb der nächsten 17 Jahre. 

Auf Basis der Erkenntnisse werden eine Handlungsstrategie und konkrete Maßnahmen zur Umsetzung des Wärmeplans ausgearbeitet. Für jedes Cluster wurde ein Clustersteckbrief (PDF-Dokument, 28,0 MB, 07.03.2024) mit Informationen zum Cluster und der zukünftigen Wärmeversorgung erstellt.

Nach Vorgabe des Klimaschutz- und Klimawandelanpassungsgesetzes BW sind mindestens fünf Maßnahmen zu benennen, mit deren Umsetzung innerhalb von fünf Jahren nach Erstellung des Wärmeplans begonnen werden soll. Es wurden die folgenden Maßnahmen festgelegt:

M1 - Standortsuche für Heizzentralen mit dem Ziel der Flächensicherung

Eine Arbeitsgruppe aus Vertretern der Stadtverwaltung und der Stadtwerke Nürtingen soll gebildet werden, um Flächen für potenzielle klimaneutrale Heizzentralen in den elf Wärmenetzeignungsgebieten zu identifizieren und zu sichern. Dabei werden auch andere Belange wie z.B. Grünflächen berücksichtigt. Die Standortsuche konzentriert sich zunächst auf städtische Flächen, bevor private Flächen in Betracht gezogen werden. Ein möglicher späterer Erwerb privater Flächen durch die Stadt ist nicht Teil dieser Maßnahme und erfordert separate Beschlüsse durch den Gemeinderat.

Aktueller Status: Standortsuche läuft

M2 - Machbarkeitsstudie für ein neues Nahwärmenetz in Cluster 1 "Innenstadt"

Das Cluster 1 "Innenstadt" (Download Steckbrief Cluster 1 (PDF-Dokument, 1,27 MB, 22.11.2023)) hat den höchsten Anteil am städtischen Wärmeverbrauch (>10 %) sowie die beste Bewertung für die Wärmenetzeignung. Darüber hinaus sind bereits vier Nahwärmenetze und mehrere Contractinganlagen in diesem Cluster vorhanden. In Bezug auf regenerative Erzeugungsmöglichkeiten beherbergt das Cluster das größte zentrale Abwärmepotenzial durch die entstehende Abwärme bei der Kläranlage. Daher soll die Machbarkeitsstudie für die Innenstadt schnellstmöglich durchgeführt werden, um die Eignung des Wärmenetzes zu bestätigen und die Umsetzung zu beschleunigen.

Aktueller Status: Förderzusage erhalten, Machbarkeitsstudie wurde begonnen

M3 - Machbarkeitsstudie für ein neues Nahwärmenetz in Cluster 3 "Kirchheimer Vorstadt"

Das Cluster "Kirchheimer Vorstadt" (Download Steckbrief Cluster 3 (PDF-Dokument, 898,23 KB, 22.11.2023)) weist ebenfalls eine hohe Wärme- und Wärmeliniendichte auf, jedoch sind die lokalen Potenziale für regenerative Energien hier weniger ausgeprägt. Es erscheint daher sinnvoll, dieses Cluster zusammen mit der angrenzenden Innenstadt zu betrachten und die Machbarkeitsstudie vorzuziehen.

Aktueller Status: nocht nicht begonnen

M4 - Transformationsplanung für das bestehende Nahwärmenetz in Cluster 15 "Roßdorf"

Bei der Entwicklung dieses Stadtteils Ende der 1960er Jahre wurden alle Gebäude bereits an eine zentrale Wärmeversorgung angeschlossen. Seit 2014 wird der Großteil der Wärme durch hocheffiziente Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) erzeugt, jedoch wird derzeit noch fossiles Erdgas für den Betrieb der KWK verwendet. Daher ist es wichtig, eine Transformationsplanung zu erstellen, um zu zeigen, wie das Wärmenetz im Cluster "Roßdorf" (Download Steckbrief Cluster 15 (PDF-Dokument, 825,36 KB, 22.11.2023)) bis 2030 zu mindestens 30 % und bis 2045 vollständig mit erneuerbaren Energien betrieben werden kann.

Aktueller Status: Transformationsplanung läuft

M5 - Erstellung einer Sanierungsstrategie für öffentlich genutzte Gebäude

Das Zielszenario sieht eine Verdreifachung der aktuellen Sanierungsrate vor. Die Stadtverwaltung Nürtingen möchte im Rahmen ihrer Vorbildfunktion eine Sanierungsstrategie für ihre öffentlich genutzten Gebäude erarbeiten. Diese soll zur Erreichung der Sanierungsrate beitragen und die Wärmeerzeugung CO2-neutral gestalten.

Hierfür soll für alle öffentlich genutzten Gebäude
• eine Heizlastberechnung erstellt,
• sofern nicht vorhanden, Primär- und Endenergiebedarf der Gebäude ermittelt,
• die bisherigen energetischen Sanierungen und die vorhandene Anlagentechnik dokumentiert,
• die Höhe der bisherigen Energiekosten unter Berücksichtigung des Energiemanagements ausgewertet und
• die Bausubstanz sowie evtl. vorhandene Gebäudeschwachstellen bewertet werden.

Auf Basis dieser Informationen kann eine Sanierungsstrategie erstellt werden, die die Reihenfolge der durchzuführenden Maßnahmen in einem Zeitplan definiert. Des Weiteren sollten Maßnahmenpakete für Sanierungen, die bei Anwendung über mehrere Gebäude Synergieeffekte hervorbringen, forciert werden.

Neben der energetischen Sanierung bedarf vor allem die Anlagentechnik besonderer Planung. Vor allem bei Gebäuden, die nicht durch ein Wärmenetz erschlossen werden können, müssen – auf fossilen Verbrennungsprozessen beruhende – Heizsysteme auf erneuerbare Energien umgestellt werden. Im Falle des Einsatzes von Wärmepumpen muss oftmals neben der Anlagentechnik in der Heizzentrale auch die Verteilung innerhalb des Gebäudes neu konzipiert werden. Synergieeffekte durch Energieeffizienzmaßnahmen bspw. an der Gebäudehülle müssen bei der Anlagenkonzeption ebenfalls beachtet werden

Aktueller Status: Maßnahme in Umsetzung