Wärmenetz der 1. bis 5. Generation
Technische Lösungen für Abwärme
Die 1. Generation der Fernwärmesysteme war dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme in Form von Dampf transportiert wurde, da dieser aufgrund seiner hohen Wärmekapazität ein gutes Transportmedium ist. Der Dampf stammte meist aus Heizkesseln oder Dampfkraftwerken, die nicht im Kondensationsbetrieb liefen. Übliche Dampftemperaturen lagen bei bis zu 200 °C und Drücken bis zu 20 bar.
Die 2. Generation nutzte überhitztes Wasser unter Druck mit Temperaturen über 100 °C. Diese Systeme waren von den 1930er- bis in die 1980er-Jahre verbreitet. Das Verteilnetz bestand typischerweise aus einem Vorlauf- und einem Rücklaufrohr aus Stahl. Die Kessel wurden mit Kohle, Abfall oder Öl befeuert. Mit der Einführung der Kraft-Wärme-Kopplung wurde Primärenergie eingespart. Ein technischer Unterschied zur ersten Generation war der Einsatz zentraler Umwälzpumpen zur Wärmeverteilung.
Die 3. Generation setzte auf material- und arbeitssparende Komponenten und reduzierte die Temperaturen auf unter 100 °C. Entwickelt in den 1970er-Jahren nach den Ölkrisen, nutzte sie vermehrt Kohle, Biomasse, Abfall sowie vereinzelt Geothermie und Solarenergie. Diese Generation ist auch als „skandinavische“ Fernwärmetechnologie bekannt.
Die 4. Generation, auch Niedertemperatur-Fernwärme genannt, arbeitet mit Vorlauftemperaturen unter 50 °C und Rücklauftemperaturen um 20 °C. Dies ermöglicht effizientere kleinere Netze und die Nutzung von Abwärme geringerer Qualität. Abwärme aus Rechenzentren kann – bei ausreichend hoher Temperatur – teilweise ohne Wärmepumpe direkt eingespeist werden.
Die 5. Generation verteilt Wärme nahe der Umgebungstemperatur, wodurch Wärmeverluste und Isolieraufwand reduziert werden. Sie ist besonders geeignet für die niedrigen Abwärmetemperaturen luftgekühlter Server. Charakteristisch ist der bidirektionale Energiefluss: Gebäude können gleichzeitig heizen und kühlen. Dezentrale Wärmepumpen nutzen das Netz als Niedertemperaturquelle, während die Infrastruktur gleichzeitig Abwärme und erneuerbare Energien integriert.
Quellen
Bildquelle: [69]; Literaturquelle: [70-77]
