Erneuerbarer Anteil für Kältebedarf zur Raumkühlung wird bald Pflicht

Kompakt informieren

• Die Bundesregierung wird im Erneuerbare-Ener­gien-Wärmegesetz künftig die Nutzungspflicht auf den Kältebedarf für Raumkühlung erweitern.
• Zu Berechnung des „Wärme- und Kälteenergie­bedarfs“ sind umfangreiche Änderungen im neuen EEWärmeG und die Bezugnahme technischer Regeln erforderlich.
• Für den aktuellen Stand des EEWärmeG bietet der FGK den Status-Report 20 „Die Bewertung von Wärmerückgewinnung und Regenerativen Energien in RLT-Anlagen für Nichtwohngebäude nach EEWärmeG“ kostenlos als Arbeitshilfe an.

Das Anfang 2009 in Kraft getretene Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG¹⁾) verpflichtet Bauherren von Wohn- und Nichtwohngebäuden dazu, den Wärmebedarf ihrer Gebäude anteilig aus regenerativen Energien zu decken. Zur Umsetzung dieser Forderung wird ein regenerativer Mindestanteil am errechneten Gesamtwärmebedarf des Gebäudes festgeschrieben, der abhängig davon ist, welche Art erneuerbare Energie genutzt bzw. Umweltenergie zum Einsatz kommen soll:

• beim Einsatz von thermischer Solarenergie (über Kollektoren) beträgt der Mindest­anteil 15 %,
• bei Verwendung von gasförmiger Biomasse in KWK-Anlagen (KWK) sind es 30 % und
• bei Verwendung von flüssiger Biomasse in einem Brennwertheizkessel oder fester Biomasse sowie bei der Nutzung von Geothermie/Umweltwärme (z. B. über ­Wärmepumpen) ist ein Mindestanteil von 50 % nachzuweisen.

Auch Kombinationen aus den genannten Maßnahmen sind zulässig. Wird bei einem ­Projekt die Nutzungspflicht laut EEWärmeG nicht erfüllt, müssen zur Kompensation Ersatzmaßnahmen ergriffen werden. Diese können zum Beispiel darin bestehen, dass an dem ­Gebäude verstärkte Dämmmaßnahmen an der Gebäudehülle ausgeführt werden, durch die der zulässige Höchstwert des Jahres-Primärenergiebedarfs und zusätzlich die für das Gebäude zu erfüllenden Anforderungen an die Wärmedämmung der Gebäudehülle um mindestens 15 % gemäß der Energieeinsparverordnung in der jeweils gültigen Fassung unterschritten werden.

Weitere Ersatzmaßnahmen sind u.a. die Abwärmenutzung durch Wärmepumpen sowie der Bezug von Wärme aus Nah- oder Fernwärmenetzen mit einer im EEWärmeG näher bestimmten Wärmeerzeugung.

Anrechenbar ist auch die Wärmerückgewinnung durch RLT-Anlagen, wenn diese energetische Mindestanforderungen erfüllen: Dazu muss der Wärmerückgewinnungsgrad der An­lage bei ≥ 70 % liegen und gleichzeitig die ­Leistungszahl der Wärmerückgewinnung ≥ 10 sein. Die Leistungszahl kennzeichnet das Verhältnis der in der Wärmerückgewinnung gewonnenen Wärme zur (für die Wärmerück­gewinnung) eingesetzten elektrischen Arbeit, beispielweise infolge des höheren Druckverlusts. Viele weitere Informationen und Rahmenbedingungen dazu enthält der FGK-Status­report 20 (siehe Kasten).

Die Umsetzung des EEWärmeG ist bei ­Wohngebäuden, besonders bei Ein- und Zweifamilienhäusern, einfach. Eine Wärmepumpe oder ein Pellet-Heizkessel wird hier stets der zentrale Wärmeerzeuger sein und dann mit einem Wärmebereitstellungsanteil von ­nahezu 100 % deutlich über Mindestforderung liegen. Entscheidet sich der Bauherr für eine Gas- oder Öl-Brennwertheiztechnik, reicht die Installation von etwa 6 m² Kollektorfläche (bis zwei Wohnungen 0,04 m² Aperturfläche pro m² Nutzfläche) zur Trinkwasser­erwärmung, um die Nutzungspflicht zu er­füllen.

Wärme = Kälte

Für Nichtwohngebäude, zum Beispiel Bürogebäude, mit ihrer meistens deutlich komplexeren Heizungs-, Lüftungs-, Kälte- und Klimatechnik, sieht die Situation jedoch völlig anders aus. Und hier kommt eine Forderung des Gesetzgebers hinzu, die in der kommenden Neufassung des EEWärmeG deutlich stärker in den Vordergrund rücken wird.

Künftig will der Gesetzgeber nach dem Motto „Wärme = Kälte“ eine gesamtheitliche Beurteilung und Bilanzierung aller thermischer Energien fordern, die in einem Gebäude für Heiz- und Kühlzwecke eingesetzt werden. Und für diese thermische Gesamtleistung wird dann, ebenso wie bislang „nur“ für die Heizung, ein gesamtheitlicher regenerativer Energieanteil gefordert.

Deutlich formuliert wurde diese Zielsetzung in der Fachöffentlichkeit erstmals von Jan Fischer vom Bundesumweltministerium beim Klima-Tag des FGK im Juni 2010 in Berlin. Als mögliche Maßnahmen, um nun auch in Anlagen und Systemen der Kälte- und Klimatechnik einen regenerativen Anteil zu implementieren, nannte Fischer u.a. die Nutzung der freien Kühlung, die solare Kälteerzeugung und Kühlung mit Ab- und Adsorptionstechniken, Desiccant-Cooling-Konzepte (offene Absorptions- und Adsorptionsverfahren), den Einsatz der Verdunstungskühlung im RLT-Gerät (adiabate Abluftkühlung), die direkte Nutzung von Umweltquellen (Kühlwasser aus Brunnen, Sonden, Flüssen etc.) zur Kühlung von Wasser- oder Luftströmen, den Einsatz von umschaltbaren Wärmepumpen/Kältemaschinen (mit Mindesteffizienzkriterien im Heiz- und Kühlbetrieb), die Nutzung von Fernkälte und die Vorkühlung sommerlich warmer Außenluft in Erdwärmeübertragern.

Seit dem Bekanntwerden dieser kommenden Forderungen gibt es sowohl bei den Erstellern des EEWärmeG als auch in Fachkreisen der Lüftungs-, Kälte- und Klimawirtschaft erhebliche Diskussionen, wie diese nun gesamtheitliche Bilanzierung von Wärme und Kälte im Hinblick auf einen regenerativen Energieanteil im Gesetz selbst definiert und in Richtung Fachplanung und Ausführung unter möglichst praxisnahen Gesichtspunkten dargestellt und umgesetzt werden soll.

Wie die Forderungen des EEWärmeG anlagentechnisch realisiert werden könnten, sollen einige Beispiele verdeutlichen. Angenommen, zur Temperierung und Klimatisierung eines Bürogebäudes wird eine Heizungsanlage mit einer Leistung von 200 kW (1000 Vollbenutzungsstunden, 200 MWh Wärmeenergie), eine Kälteanlage mit einer Leistung von 150 kW (500 Vollbenutzungsstunden, 75 MWh Kälteenergie) und eine zentrale RLT-Anlage mit Wärmerückgewinnung installiert. Die absoluten Beträge von Wärme- und Kälteenergie ergeben somit eine Summe von 275 MWh. Durch welche Maßnahmen würden die (heutigen) Forderungen des kommenden EEWärmeG erfüllt?

1. Bezieht das Gebäude seine gesamte Heizleistung von 200 kW aus einem Fernwärmesystem, muss man sich über Regenerativ­anteile auf der Kälteseite (150 kW) und über die Effizienz der WRG in der RLT-Anlage ­keine Gedanken mehr machen. Allein durch den Anschluss an das Fernwärmenetz ist das EEWärmeG erfüllt.

2. Man installiert eine umschaltbare 150-kW-Wärmepumpe/Kältemaschine mit Erdsonden oder Luft als Wärmequelle (150 MWh entsprechend 55 % am Gesamtenergie­bedarf) und einen Gas-Brennwertheizkessel mit 50 kW (50 MWh) zur Deckung der Spitzenheizlast. Dadurch ist das EEWärmeG ebenfalls erfüllt, sobald die Wärmepumpe vorgegebene Jahresarbeitszahlen von 4,0 (Erdsonde) bzw. 3,5 (Luft) aufweist.

3. Mit einer Lösung auf Basis eines Total-Energie-Verbundsystems (Kraft-Wärme-Kopplungs-System) mit Nutzung der Abwärme zur Kälteerzeugung in der Ab- oder Adsorptionskältemaschine ist man immer auf der sicheren Seite.

„Chancenlos“ ist dem gegenüber die Kombination eines Gas-Brennwertheizkessels (200 kW), einem elektrisch betriebenen Wasserkühlsatz (150 kW) und einer RLT-Anlage mit einer moderaten Wärmerückgewinnung, die die Mindestbedingungen an die WRG-Effi­zienz nicht einhält. Durch ein solches Anlagenkonzept sind die Forderungen des künftigen EEWärmeG nicht erfüllt, da es hier keine anerkannte Nutzung regenerativer Energie gibt.

Schwachpunkte im EEWärmeG

In diesem Zusammenhang hat der Fachverband Gebäude-Klima (FGK) jetzt einige Unstimmigkeiten und noch zu klärende Schwachpunkte des EEWärmeG aufgezeigt:

• So ist gemäß derzeitiger Interpretation des EEWärmeG die Außenluft per Definition zwar eine regenerative Wärmequelle, aber damit nicht gleichzeitig auch eine ­regenerative Wärmesenke. Das heißt: Wenn eine umschaltbare Wärmepumpe mit Außenluft als Wärmequelle ein Gebäude sowohl mit Heiz- als auch mit Kälteenergie versorgt, kann die im Heizbetrieb von der Wärmepumpe geleistete Wärme­arbeit als regenerative Energie angerechnet werden (Wärmequelle Außenluft zulässig), die im Kühlbetrieb erzeugte ­Kältearbeit jedoch nicht (Wärmesenke ­Außenluft unzulässig).
• Nimmt man zum Heizen und Kühlen mit der umschaltbaren Wärmepumpe anstelle der Wärmequelle/-senke Luft nun Grundwasser oder Sole aus dem Erdreich, fallen beide Konzepte in den Bereich „geothermische Energienutzung“. Daher wird diese Lösung als Nutzung von regenerativer Energie anerkannt.

Allein diese beiden Beispiele zeigen auf, dass es im Hinblick auf die Umsetzung der Forderungen des EEWärmeG im Bereich Kälte/ Klima selbst und auch im Kontext zur Heiztechnik noch einen immensen Klärungsbedarf gibt. Um Bauherren, Architekten, Anlagenplanern und Anlagenerstellern – vorbehaltlich des endgültigen Textes des kommenden EEWärmeG – eine erste Hilfe in diesen komplexen Frage­stellungen zu liefern, hat der FGK den Status-Report 20 „Die Bewertung von Wärmerück­gewinnung und Regenerativen Energien in RLT-Anlagen für Nichtwohngebäude nach EEWärmeG“ erstellt (siehe Kasten). Sobald es weitere Klarheit zu den Inhalten und Forde­rungen des kommenden EEWärmeG gibt, wird der FKG diese Informationen in ein Update des Statusberichts einarbeiten. •

1) Gesetz zur Förderung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich (Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz – EEWärmeG) vom 7. August 2008 (BGBl. I S. 1658), geändert durch Artikel 3 des Gesetzes vom 15. Juli 2009 (BGBl. I S. 1804). Download und weitere Infos über Webcode 305260

Mehr Infos zum Thema im TGAdossier Regelwerk: Webcode 723

Der FGK-Status-Report 20 „Die Bewertung von Wärmerückgewinnung und Regenerativen Energien in RLT-Anlagen für Nichtwohngebäude nach EEWärmeG“ enthält eine Interpretation des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG) im Hinblick auf Anforderungen an die Lüftungs-, Kälte-, Klima- und Kühltechnik in Nichtwohngebäuden. Der Statusreport gliedert sich in drei Hauptbereiche:

• Im ersten Teil geht es um die Darstellung von Systemen der Kälteerzeugung in Klimaanlagen (elektrische und thermische Kälteerzeugung, freie Kühlung über Rückkühler, Verdunstungskühlung, Sorptionsklimasysteme). Diese Systeme werden im Hinblick auf ihre Regenerativanteile beurteilt und es gibt Empfehlungen für die Berechnung.
• Im Mittelpunkt des zweiten Teils steht die Nachweisführung für die Wärmerückgewinnung (WRG) in RLT-Anlagen, wenn diese gemäß EEWärmeG als Ersatzmaßnahme anerkannt werden soll. Das dazu notwendige Nachweisverfahren wird an Beispielen erläutert (Berechnung der Leistungszahl der WRG und des Anteils der WRG am Heizwärmebedarf eines Gebäudes).
• Der dritte Teil behandelt die Nachweisführung gemäß EEWärmeG für die Klimakälte in RLT-Anlagen. Dazu werden Ausführungen und Beispiele für die elektrische und thermische Kälteerzeugung, zur freien Kühlung über einen Kühlturm (mit Tabelle mit Nutzungsgraden), zur Nutzung von geothermischer Energie, Grund- oder Oberflächenwasser zur Kühlung sowie zur direkten und indirekten Verdunstungskühlung in einem RLT-Gerät erläutert.

Der FGK-Status-Report 20 steht als kostenfreier Download auf: https://www.fgk.de/

ist Geschäftsführer des Fach­verbands Gebäude-Klima (FGK, vormals Fachinstitut Gebäude-Klima), BietigheimBissingen und Hauptgeschäfts­führer des BHKS – Bundes­industrieverband Heizungs-, Klima-, Sanitärtechnik/Technische Gebäudesysteme