Dänemarks Führungsposition im Bereich Solar-Fernwärme aufgrund hervorragender Richtlinien

Gepostet am 23. November 2022, 10. Dezember 2022, Autor: Susan Kraemer

In Schweden, Dänemark, Österreich, Estland, Litauen, Lettland und Island sind mehr als 50 % der Fernwärme erneuerbar. Die solaren Fernwärmeanlagen von Aalborg CSP umfassen einen oder beide Arten von Solarthermiekollektoren, Trogkollektoren (links) und Flachkollektoren (rechts). IMAGE@Aalborg CSP

In Dänemark wurde die Finanzierung von Fernwärme nicht den Launen des Marktes überlassen. Jede Gemeinde bietet echte Kreditgarantien an. Dadurch sind langfristige Investitionen sehr risikoarm. Das Ergebnis ist, dass 400 Fernwärme- und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen fast alle 6 Millionen Bürger mit Fernwärme für die Wohnraumheizung und Warmwasser versorgen.

Das dänische Ingenieurunternehmen für erneuerbare Energien, Aalborg CSP, hat im Rahmen dieses Ansatzes viele solare Fernwärmesysteme gebaut und geliefert. Die solaren Fernwärmesysteme von Aalborg CSP nutzen sowohl Flach- als auch Rinnen-Solarthermiekollektoren. Einige umfassen Biomasse- oder KWK-Anlagen oder saisonale Grubenwärmespeicher, um überschüssige Sonnenwärme zu speichern, die im Sommer erzeugt wird, um im Winter zu helfen. Der CEO des Unternehmens, Svante Bundgaard, erklärte in einem Anruf aus Dänemark, wie die Finanzierung Dänemarks funktioniert.

„Angenommen, wir bieten einem Kunden den Bau einer 10-Millionen-Euro-Anlage an“, sagte Bundgaard. „In Dänemark können Fernwärmeunternehmen dies zu 100 % mit einem Bankdarlehen finanzieren. Mit einer kommunalen Garantie können wir über einen langen Zeitraum, beispielsweise 25 Jahre, einen sehr niedrigen Zinssatz von 0 % bis 3 % erhalten.“

Über 400 kommunale gemeinnützige Fernwärmeorganisationen haben die Aufgabe, alle dänischen Bürger als öffentliches Gut mit erneuerbarer Wärme zu versorgen. Selbst Kleinstädte mit 1.000 Einwohnern werden über Fernwärme verfügen.

„So wie die Regulierung und der Markt aufgebaut sind, besteht unsere Hauptaufgabe darin, grüne Energie zu schaffen“, erklärte Bundgaard. „Unsere Aufgabe ist es, so viele Bürger wie möglich an das Fernwärmenetz anzuschließen. Unser Ziel ist es, den Energiesektor umweltfreundlicher zu machen und insgesamt dazu beizutragen, den Energiesektor so umzustellen, dass er den Netto-Null-CO2-Emissionsplan erfüllt.“

Mit seiner vierten und fünften Generation von Fernwärme ist Dänemark weltweit führend beim grünen Wandel. Mehr als 60 % der Häuser in Dänemark werden mit Fernwärmesystemen beheizt, wobei der Großteil der Energie erneuerbar ist. Nur abgelegene Häuser werden durch die Verbrennung von Holz oder Erdgas beheizt, wenn die Kosten für die Verlegung großer Entfernungen zu zu wenigen Häusern zu hoch sind.

Aalborg hat gerade den Ertrag seines Solar-Fernwärmesystems im Solar-Fernwärmewerk Ørum, zu dem auch zwei Gaskessel und -motoren gehören, durch die Integration einer elektrischen Luft-Wasser-Ammoniak-Wärmepumpe mit 2,5 MW um bis zu 28 % gesteigert sein Solarfeld aus Kollektoren. (Wärmepumpen können auch Luft-Luft-Wärmepumpen und Flüssigkeit-Luft-Wärmepumpen sein.)

„Kleine Industriewärmepumpen reichen meiner Meinung nach von 400 kW bis zu 1,5–2 MW – aber sie können auf Standardmodulen auf Skip-Basis zusammengefügt werden. In der Anlage in Ørum, Dänemark, haben wir eine Ammoniakwärme mit 2,5 MW Pumpe in Kombination mit einer Solar-Fernwärmeanlage, wobei die Wärmepumpe dazu beiträgt, die Effizienz des Solarthermiefeldes zu steigern“, sagte er.

Am Tag unseres Gesprächs hatte die Firma gerade eine 1,5-MW-Wärmepumpe geliefert. Durch die Lieferung von Wärmepumpen in Modulen auf Containern kann Aalborg die Kapazität an die Kunden anpassen. „Anstatt alle Rohre, Ventile und Kompressoren zur Baustelle zu schicken und vor Ort zu schweißen, baut man in einer Werkstatt einen Container und montiert alles darauf“, erklärte er . „Auf diese Weise können die Unternehmen die verschiedenen Komponenten in der Werkstatt einem Drucktest unterziehen. Anschließend wird der Container einfach vor Ort angeschlossen, es handelt sich also um eine Plug-and-Play-Lösung.“

Im Werk Ørum trägt die Wärmepumpe dazu bei, die Rücklauftemperatur in der Solaranlage in Monaten mit der geringsten Sonneneinstrahlung zu optimieren. Die aus dem Warmwasserspeicher entnommene Energie trägt auch dazu bei, die Effizienz der Wärmepumpe in Zeiten geringer Sonneneinstrahlung zu verbessern, wo sie den größten Wert für die Gesamteffizienz hat. Im Winter übernimmt die Wärmepumpe den Großteil der Wärmeproduktion. In den kältesten Zeiten wird es durch die vorhandenen Gaskessel des Fernheizwerks ergänzt.

„Bevor wir die Wärmepumpe hinzufügten, haben wir im Sommer zwei Monate lang grundsätzlich nur mit Solarenergie betrieben“, bemerkte Bundgaard. „Hybride solare Fernwärme wie in Ørum kann durch die Integration eines Biomassekessels weiter optimiert werden. Bei solchen Anlagen wird Biomasse in den Jahreszeiten genutzt, in denen die Solarenergie nicht ausreicht.“

Durch die Integration der Wärmepumpe in das bestehende System ist das Fernheizwerk nun in der Lage, seinen Erdgasverbrauch zu reduzieren. Zusammen erzeugen die Wärmepumpe und die Solaranlage jährlich etwa 10.000 MWh Wärme; deckt bis zu 93 % des Wärmebedarfs der Anlagenkunden.

Westeuropa wurde in diesem Jahr von der Gasknappheit in Form von LNG-Lieferungen auf dem Seeweg etwas entlastet. Teile Deutschlands, Polens und osteuropäischer Länder sind jedoch im Winter stärker auf russisches Gas zur Wärmeversorgung angewiesen.

Viele Länder der ehemaligen Sowjetunion bauten früh Fernwärmesysteme. Allerdings verbrannten diese frühen Anlagen Kohle oder Gas, um das Wasser zu erhitzen. Angesichts des anhaltenden Krieges zwischen Russland und der Ukraine besteht in Aalborg ein zunehmendes Interesse daran, diese kohle- oder gasbetriebenen Fernwärmesysteme durch erneuerbare Energien zu ergänzen.

„In den letzten sechs Monaten hat es nach dem Krieg, der darauffolgenden Energiekrise und ihren Auswirkungen auf die Erdgaspreise einen großen Wandel in der globalen Denkweise gegeben“, sagte Bundgaard. „Sie wollen umweltfreundlich sein, weil sie eine bessere Welt haben wollen, aber jetzt auch, weil es billiger ist. Die Menschen leiden und brauchen Lösungen, die die Gasabhängigkeit verringern können.“

Obwohl NYC in den 1880er Jahren ein Fernwärmesystem anschloss, ist die heutige Standardwärmeversorgung für den größten Teil der USA „Ferngas“.

Für den Großteil der USA ist die heutige Standardwärmeversorgung „Ferngas“. Gas wird über kommunale Rohrleitungen geliefert und in einzelnen Gebäuden verbrannt, um Wärme und Warmwasser bereitzustellen. Heizung erhöht den CO2-Fußabdruck der USA. Und sobald es verbrannt ist, ist dieses Gas verbraucht.

Im Gegensatz dazu zirkuliert ein Solar-Fernwärmekraftwerk während seiner gesamten Lebensdauer täglich Sonnenenergie, oft über 25 Jahre lang, und dekarbonisiert so Städte und Gemeinden. Es wird als Warmwasser mit einer Temperatur von bis zu 120 °C geliefert und in einem Kreislauf transportiert, um das Wasser zur Wiedererwärmung wieder dem Solarfeld zurückzugeben.

In einem Fernwärmenetz werden Haushalte über unter Straßenoberflächen verlegte Rohre mit dieser Fernwärme verbunden. Im Inneren wird das solarerwärmte Wasser durch Rohrleitungssysteme zu den Heizkörpern geleitet, um es zu heizen, und separat, um es mit Warmwasser zu versorgen.

Einige staatliche Regulierungsbehörden beginnen nun damit, „District Gas“ als US-Standard für Heizung und Warmwasser in Neubauten zu verbieten. Könnte solarthermische Fernwärme eine Alternative sein?

„Auf jeden Fall ja“, stimmte Bundgaard zu. „Ganz Europa, Nordamerika, Australien und Neuseeland würden von Fernwärmesystemen ähnlich denen in Dänemark profitieren. Mit Solarwärme, Wärmepumpen und Niedertemperatur-Grubenwärmespeichern – einer skalierbaren und kosteneffizienten Form.“ der Energiespeicherung von Fernwärme – Sie können im Grunde ein vollständiges Netto-Null-Emissions-Fernwärmesystem schaffen.“

Die meisten Länder verfügen über einen besseren DNI (die Solarressource zur Erzeugung solarthermischer Fernwärme) als der heutige Weltmarktführer Dänemark

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KategorienCSP-Nachrichten und -Analysen