Quartierswärmeversorgungskonzept - für das Wohngebiet Berenbostel 2020 "An den Eichen" - Stadt Garbsen
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Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
Quartierswärmeversorgungskonzept
für das Wohngebiet Berenbostel 2020
„An den Eichen“
Ergänzungsbericht Dezember 2020
Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
Auftraggeber:
Stadt Garbsen
Rathausplatz 1
30823 Garbsen
Telefon: 05131 707-0
www.garbsen.de
pressestelle@garbsen.de
Ansprechpartner:
42.2 | Bauberatung, Verkehr und Stadtgrün
Eric Bindhak
Zimmer A.2.03
Telefon: 05131 707-386
eric.bindhak@garbsen.de
Auftragnehmer:
Energielenker projects GmbH
AirportCenter II
Hüttruper Heide 90
48268 Greven
Tel. +49 (2571) 58866-10
Fax +49 (2571) 58866-20
www.energielenker.de
Bearbeitung des Berichtes durch:
Christoph Kappelhoff
I
Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis .................................................................................................. III
Tabellenverzeichnis ....................................................................................................... IV
1 Ausgangssituation und Projektansatz ...................................................................... 1
2 Datengrundlage ........................................................................................................... 2
2.1 Datengrundlage der Wärmebedarfsermittlung .............................................................................. 2
2.2 Cluster-Definition ........................................................................................................................... 2
2.3 Mitteltiefe Geothermie ................................................................................................................... 4
2.3.1 Genehmigungsverfahren zu Geothermieanwendungen ..................................................... 5
3 Wärmeversorgungskonzept ..................................................................................... 11
3.1 Vergleich der Versorgungsvarianten ........................................................................................... 13
3.1.1 Ökologischer Vergleich der Versorgungsvarianten ........................................................... 13
3.1.2 Wirtschaftlicher Vergleich der Versorgungsvarianten ....................................................... 15
4 Zusammenfassung .................................................................................................... 18
Literatur .......................................................................................................................... 21
Anhang ........................................................................................................................... 22
IIErgänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 2.1: Übersicht der Bauabschnitte für Cluster-Vergabe (Stadt Garbsen) ........... 3
Abbildung 2.2: Möglicher Aufbau eines Wärmenetzes für das Ø-Cluster .......................... 4
Abbildung 2.3: Graphische Zusammenfassung der Verfahrensstufe 1: Vorerkundung für
die Genehmigung von Sondenfeldern, (energielenker GmbH 2020, nach
[3]). ........................................................................................................... 7
Abbildung 2.4: Graphische Zusammenfassung der Verfahrensstufe 2: Errichtung und
Betrieb des Erdwärmesondenfeldes (energielenker GmbH 2020, nach [3]).
................................................................................................................. 8
IIIErgänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
Tabellenverzeichnis
Tabelle 2.1: Jahreswärmebedarf des Wohngebiets „An den Eichen“ nach
Gebäudetypen .......................................................................................... 2
Tabelle 2.2: Jahreswärmebedarfe der einzelnen Vergabe-Cluster ............................... 3
Tabelle 2.3: Definition des durchschnittlichen Teilgebiets (Ø-Cluster) als Referenz der
Vergabeabschnitte im Wohngebiet „An den Eichen“ ................................. 4
Tabelle 2.4: Datengrundlage für 800 m Erdsonden aus der HSW-Studie ..................... 5
Tabelle 3.1: Sondenanzahlen und Flächenbedarfe für das Gesamtquartier in
Abhängigkeit der Sondenlänge ............................................................... 12
Tabelle 3.2: Sondenanzahlen und Flächenbedarfe für die Wärmeversorgung des Ø-
Clusters in Abhängigkeit der Sondenlänge.............................................. 12
Tabelle 3.3: Jährliche CO2-Emissionen und Primärenergiefaktoren der zentralen
Versorgungsvarianten des Gesamtgebiets.............................................. 14
Tabelle 3.4: Jährliche CO2-Emissionen und Primärenergiefaktoren der zentralen
Versorgungsvarianten der Cluster-Lösung .............................................. 14
Tabelle 3.5: Rahmenbedingungen der Wirtschaftlichkeitsberechnung ........................ 15
Tabelle 3.6: Kostendeckende Wärmepreise der Versorgungsvarianten im
Gesamtgebiet und im Ø-Cluster .............................................................. 16
IVErgänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
1 Ausgangssituation und Projektansatz
Dem ursprünglichen Projekt, der Erstellung eines Quartierswärmeversorgungskonzepts für
das Wohngebiet Berenbostel 2020 „An den Eichen“ durch die energielenker GmbH, nachge-
lagert, werden in dieser ergänzenden bzw. erweiternden Studie zusätzliche Untersuchungs-
bausteine für das Wohnquartier „An den Eichen“ betrachtet. Unter anderem wird die Frage
nach den Nutzungsmöglichkeiten (mittel-) tiefer Geothermie, bis ca. 800 m und die städte-
bauliche Nutzung der Erdsondenfeld-Oberflächen betrachtet werden. Darüber hinaus werden
die neuen und bereits erarbeiteten Energieversorgungskonzepte für die einzelnen Vergabe-
abschnitte (Cluster) wirtschaftlich und ökologisch bewertet. Für eine zeitliche Abschätzung
der Planungs- und Umsetzungsphasen werden notwendige Genehmigungsverfahren aufbe-
reitet. Die Betrachtung der Clusterlösungen erfolgt auf einem als durchschnittlich angenom-
menen Gebäudestandard eines KfW-Effizienzhaus 55. Aufbauend auf den Ergebnissen der
vorangegangenen energielenker-Studie wird die Wärmeversorgungslösung über ein Brun-
nensystem nicht weiterführend untersucht.
Ergebnis dieser nachgeschalteten Studie sind Aussagen über die technische und wirtschaft-
liche Umsetzbarkeit von kalten Nahwärmenetzen mit Erdsonden als Wärmequelle im Ge-
samtquartier und innerhalb einzelner Vergabeabschnitte sein. Der Vergleich zu einem kon-
ventionellen warmen Nahwärmenetz wird dargelegt.
Grundlage der Untersuchungen stellt das erarbeitete Quartierswärmeversorgungskonzept für
das Wohngebiet Berenbostel 2020 „An den Eichen“ der energielenker Beratungs GmbH vom
Juli 2020 (energielenker-Studie) dar.
Als Grundlage der Betrachtung von mitteltiefer Geothermie im Bereich zwischen 400 m und
800 m wird die „Machbarkeitsstudie zur Nutzung von mitteltiefer Geothermie zum Bauvorha-
ben: Badepark Berenbostel“ der H.S.W. Ingenieurbüro Gesellschaft für Energie und Umwelt
mbH vom 10.02.2014 (HSW-Studie) herangezogen. Die Machbarkeitsstudie dient als Grund-
lage für geologische und wirtschaftliche Annahmen für mitteltiefe Geothermiesonden.
1Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
2 Datengrundlage
Um eine Vergleichbarkeit zu der vorausgegangenen Erarbeitung darzustellen, werden tech-
nische, rechtliche und wirtschaftliche Aspekte auf Stand des Quartierswärmeversorgungs-
konzepts für das Wohngebiet Berenbostel 2020 als Datengrundlage verwendet. Das Konzept
wurde im Juli 2020 durch die energielenker Beratungs GmbH erarbeitet und der Stadt Garb-
sen in Berichtsform ausgehändigt.
2.1 Datengrundlage der Wärmebedarfsermittlung
Für den Wärmebedarf des Wohnquartiers werden die Daten der energielenker-Studie ver-
wendet. Diese sind in Tabelle 2.1 dargestellt. Detaillierte Informationen zu angenommenen
spezifischen Bedarfen und Gebäudetypologien sind der Voruntersuchung zu entnehmen. Für
eine übersichtliche Darstellungsweise und eine sinnvolle Vergleichbarkeit der erarbeiteten
Ergebnisse wird nach gemeinsamem Austausch mit Vertretern der Stadt Garbsen ein durch-
schnittlicher Gebäudestandard auf dem Niveau eines KfW-Effizienzhaus 55 angenommen.
Tabelle 2.1: Jahreswärmebedarf des Wohngebiets „An den Eichen“ nach Gebäudetypen
Gebäude Energetische Nutzfläche Jahreswärmebedarf
gesamt
KFW 55
Typ Anzahl [m²] [kWh/a]
MFH 39 50.684 1.964.022
RH 8 1.404 61.776
Kita 1 670 34.818
Gesamt 48 52.758 2.060.617
2.2 Cluster-Definition
Neben der Betrachtung des gesamten Gebiets werden ebenfalls Wärmeversorgungskon-
zepte für die einzelnen städtischen Vergabeabschnitte (Cluster) betrachtet werden. Dafür
werden die untersuchten Wärmeversorgungskonzepte auf Clusterebene betrachtet und an-
schließend ökologisch und wirtschaftlich sowie technisch mit den Gesamtquartierslösungen
verglichen. Die einzelnen Cluster beruhen auf den jeweiligen Vergabeabschnitten des Ge-
biets „An den Eichen“ und sind Abbildung 2.1 zu entnehmen.
2Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
1
2
Kita
5
3 4
Abbildung 2.1: Übersicht der Bauabschnitte für Cluster-Vergabe (Stadt Garbsen)
Für die einzelnen Bauabschnitte wurden die jährlichen Wärmebedarfe für Heiz- und Trink-
warmwasser ermittelt und in Tabelle 2.2 aufgeführt
Tabelle 2.2: Jahreswärmebedarfe der einzelnen Vergabe-Cluster
Cluster Hausanschlüsse Energetische Nutz- Jahreswärmebedarf
fläche [m²] gesamt KfW 55
[kWh/a]
1 14 11.476 447.360
2 5 14.357 556.324
3 2 9.495 367.940
4 10 10.911 427.508
5 3 5.849 226.667
Kita 1 670 34.818
Auf Grundlage der Tatsache, dass es sich bei dem Cluster „Kita“ um ein konkret zu planendes
Einzelgebäude handelt, wird dieses in der weiteren Betrachtung nicht untersucht. Eine Aus-
arbeitung einer Versorgungslösung des Einzelgebäudes wird erst nach dessen abschließen-
der Planung sinnvoll und geht über die hier vorgenommenen Betrachtungen hinaus. Anzu-
merken ist jedoch, dass ein solcher Neubau eines Nichtwohngebäudes mit Flächenheizung
und ohne Trinkwarmwasserbedarfen prädestiniert für eine Wärmepumpenanwendung ist.
Für eine Vergleichbarkeit der unterschiedlichen Versorgungsvarianten auf Cluster-Ebene und
im Vergleich zur Versorgung des Gesamtquartiers wird ein durchschnittliches Teilgebiet (Ø-
Cluster) aus den oben aufgeführten Clustern 1 bis 4 definiert. Die Kita und Cluster 5 werden
3Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
aufgrund der abweichenden Größe separat betrachtet. Die Angaben zu den
Hausanschlüssen, der Nutzflächen und des Jahreswärmebedarfs des Ø-Cluster können
Tabelle 2.3 entnommen werden.
Tabelle 2.3: Definition des durchschnittlichen Teilgebiets (Ø-Cluster) als Referenz der Vergabeab-
schnitte im Wohngebiet „An den Eichen“
Cluster Hausanschlüsse Energetische Nutz- Jahreswärmebedarf
fläche [m²] gesamt KfW 55
[kWh/a]
Ø-Cluster 8 11.560 449.783
Das ermittelte Ø-Cluster dient als Referenz für Energieversorgungskonzepte innerhalb der
einzelnen Vergabeabschnitte. Dabei ist auffällig, dass das Ø-Cluster einen ähnlichen Bedarf
wie Cluster 1 aufweist. Daher wird die durchschnittliche Trassenlänge für die Ausarbeitung
von zentralen Wärmenetzen auf Cluster-Ebene am Beispiel von Cluster 1 definiert. Die Tras-
senauslegung des Ø-Cluster ist Abbildung 2.2 zu entnehmen.
Wärmenetz
Abbildung 2.2: Möglicher Aufbau eines Wärmenetzes für das Ø-Cluster
Für das Ø-Cluster wird eine Trassenlänge von ca. 300 m zuzüglich der Hausanschlussleitun-
gen angenommen. Die erforderliche Heizzentrale kann in einem separaten Gebäude, bei-
spielsweise einer Betongarage innerhalb des Clusters oder in (Keller-) Räumen eines der
Gebäude, untergebracht werden.
2.3 Mitteltiefe Geothermie
Aufbauend auf das erarbeitete Wärmeversorgungskonzept der energielenker-Studie für das
Wohngebiet „An den Eichen“ auf Basis eines kalten Nahwärmenetzes mit Geothermiesonden
als Wärmequelle, werden alternative Sondenlängen betrachtet. Das Konzept ist dabei iden-
tisch, es werden lediglich weniger und dafür längere Geothermiesonden betrachtet. Die Da-
tengrundlage der geothermischen Daten und der angesetzten Kosten bildet die „Machbar-
keitsstudie zur Nutzung von mitteltiefer Geothermie zum Bauvorhaben: Badepark Berenbos-
tel“ der H.S.W. Ingenieurbüro Gesellschaft für Energie und Umwelt mbH vom 10.02.2014
(HSW-Studie). Es wurde für diese Untersuchung kein geologisches Gutachten erarbeitet. Aus
der HSW-Studie werden die Investitionskosten der Geothermiesonden sowie die jährliche
Entzugsleistung entnommen. Die aus der HSW-Studie ermittelten und angesetzten Daten für
die betrachteten Erdwärmesonden von 800 m sind Tabelle 2.4 zu entnehmen.
4Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
Tabelle 2.4: Datengrundlage für 800 m Erdsonden aus der HSW-Studie
Jährliche Entzugsarbeit Spezifische Kosten Spezifische Kosten
Bohrungen Erdwärmesonden
250 MWh/a 700 €/m 138 €/m
Allgemeine Informationen zur Nutzung von Erdwärmesonden und deren Einbindung in Wär-
meversorgungskonzepte können der energielenker-Studie und der Machbarkeitsstudie der
H.S.W. Ingenieurbüro Gesellschaft entnommen werden.
2.3.1 Genehmigungsverfahren zu Geothermieanwendungen
Die betrachteten Energieversorgungskonzepte beruhen teilweise auf der Erschließung von
Erdwärme über Erdwärmesonden. Für die Erschließung der Erdwärme sind Voraussetzun-
gen zu erfüllen und Genehmigungen zu beantragen. Diese unterscheiden sich durch die Tiefe
der Erdsonden, der Region, der geologischen Gegebenheiten sowie der Sondenanzahl und
der Nutzungsintention. Für allgemeine Informationen sei auf Unterlagen des Landesamts für
Bergbau, Energie und Geologie Niedersachsen verwiesen1:
• Ihr Lotse für Tiefengeothermie-Projekte in Niedersachsen, 3. Ausgabe 12/2020 [1]
• Leitfaden Erdwärmenutzung in Niedersachsen, 2012 [2]
• Entwurf zur Prüfung und Stellungnahme – vorgesehen als Änderung zu: Leitfaden
Erdwärmenutzung in Niedersachsen, Juli 2017 [3]
Auf Grundlage der genannten Informationsquellen und Rücksprachen sowohl mit dem Lan-
desamt für Bergbau, Energie und Geologie Niedersachsens, als auch der zuständigen unte-
ren Wasserbehörde der Region Hannover, ist für die Planung und Genehmigung der Erdson-
den unter 400 m (oberflächennahe Geothermie) der Leitfaden Erdwärmenutzung in Nieder-
sachsen und dessen aktueller Änderungsentwurf anzusetzen. Da die entzogene Erdwärme
als Wärmequelle für Wärmepumpenprozesse genutzt werden soll, ist auch für die mitteltiefen
Erdsonden kein bergrechtliches Verfahren nötig.
Für Anwendungen die tiefer als 400 m reichen und dadurch zur Tiefengeothermie zählen,
können die nachfolgend beschriebenen Verfahren unter Umständen ebenfalls gelten. Das
Berggesetz greift, sobald die Erdwärme genutzt wird, um Profit zu erzeugen. Allerdings ist die
Definition der Erdwärmenutzung hier nicht klar definiert. In den geplanten Versorgungsvari-
anten wird die Erdwärme lediglich als Wärmequelle für Wärmepumpen angesehen. Ob und
in welchem Maße diese gewinnbringend veräußert werden kann, ist im Einzelfall vom Ober-
bergamt Niedersachsen in Clausthal-Zellerfeld zu prüfen. Durch die Prüfung kann es notwen-
dig werden, das Vorhaben über ein Betriebsplanverfahren des Bergrechts zu genehmigen.
Eine detaillierte Planungsgrundlage eines solchen Genehmigungsverfahren kann dem Lotsen
für Tiefengeothermie-Projekte in Niedersachsen entnommen werden [1]. Zudem kann
dadurch eine zusätzliche Auflage für jährliche Feldes- und Förderabgaben entstehen2. Der-
1
LBEG Niedersachsen:
https://www.lbeg.niedersachsen.de/startseite/energie_und_rohstoffe/niedersachsi-
scher_geothermiedienst_ngd/downloadbereich_geothermie/veranstaltungskalender-
121278.html
2
https://www.lbeg.niedersachsen.de/bergbau/feldes_und_foerderabgabe/feldes--und-foer-
derabgabe-100189.html
5Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
zeit ist der Bodenschatz Erdwärme von der Förderabgabe befreit [1]. Das Oberbergamt Nie-
dersachsen konnte keine klare Äußerung für oder gegen die Notwendigkeit eines bergrecht-
lichen Verfahrens für die Versorgungsvariante mit Erdsonden von 800 m abgeben, da ein
solcher Fall bisher nicht angefragt worden ist. Es wurde eine schriftliche Anfrage gestellt, auf
dessen juristische Prüfung bis zum aktuellen Zeitpunkt (17.12.20) gewartet wird. Allerdings
sei hier auf den Leitfaden für Erdwärmenutzung in Niedersachsen verwiesen [2]. In dem es
heißt:
„Von Erdwärme im Sinne des Bundesberggesetzes kann allerdings erst ge-
sprochen werden, wenn die Energie, d. h. das Energiegefälle, direkt und
ohne einen Mittler, z. B. eine Wärmepumpe, gewonnen werden kann. Eine
Bewilligung nach § 8 BBergG ist deshalb regelmäßig nicht erforderlich, wenn
die Erdwärme mit Hilfe einer Wärmepumpe gewonnen wird.“
Die Auslegung dieses Abschnittes muss durch das Oberbergamt stets im Einzelfall in Form
einer Antragsstellung erfolgen.
Die Betrachteten Konzepte mit oberflächennaher Geothermie, unterhalb von 400 m, richten
sich generell an die allgemeinen Anforderungen zur Errichtung von Erdwärmesondenanlagen
aus dem Leitfaden Erdwärmenutzung in Niedersachsen [3]. Allerdings unterscheidet sich ein
Erdsondenfeld in Planung, Errichtung und Betrieb erheblich von typischen Erdaufschlüssen
und birgt ein größeres Schadenspotenzial für Untergrund und Grundwasser [3]. Erdwärme-
anlagen solcher Dimension und deren Errichtung gelten in der Regel als „Einbringen und
Einleiten von Stoffen in Gewässer“ und als „Maßnahmen, die geeignet sind, dauernd oder in
einem nicht nur unerheblichen Ausmaß nachteilige Veränderungen der Wasserbeschaffen-
heit herbeizuführen“ laut Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (Wasserhaushaltsgesetz
-WHG, [4]) und erfordern daher ein zweistufiges Genehmigungsverfahren [3].
Eine graphische Zusammenfassung der Verfahrensstufe 1 aus dem Entwurf zur Prüfung und
Stellungnahme – vorgesehen als Änderung zu: Leitfaden Erdwärmenutzung in Niedersach-
sen [3] ist in Abbildung 2.3 abgebildet.
6Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
•Online Anzeige der Erkundungsbohrung beim LBEG
(mind. 1 Monat vor Beginn der Arbeiten)
•Zusammenstellung der geforderten Unterlagen (Leitfaden Kapitel 4.4.4)
Bohranzeige
Erkundungs- •PDF ausgedruckt, unterschrieben und mit gesamten Unterlagen per Post
bohrung an zuständige untere Wasserbehörde (Region Hannover) übermitteln
•Untere Wasserbehörde entscheidet nach örtlichen Gegebenheiten, ob
wasserrechtliche Erlaubnis erforderlich (Ggf. Einbindung des LBEG)
→ Erlaubnis, wenn Zustimmung erteilt, oder innerhalb von 4 Wochen
keine Einwände erfolgen und kein Einwand des LBEG innerhalb von 2
Prüfung des
Wochen nach Anzeige vorliegt
Antrags
•ggf. weiter Unterlagen einzureichen (Verzögerung)
•Erkundungsbohrung
(Dauer abhängig von Tiefe: ca. 1-5 Tage)
•TRT und Auswertung
(Dauer: ca. 14 Tage)
Vorerkundung
•Ggf. weitere (geforderte) Vermessungen / Auswertungen / Simulationen
•Anfertigung, auf Basis der Ergebnisse der Vorerkundung, der
Vorbereitung erforderlichen Unterlagen für Stufe 2 des Verfahrens
Verfahrens-
stufe 2
Abbildung 2.3: Graphische Zusammenfassung der Verfahrensstufe 1: Vorerkundung für die Genehmi-
gung von Sondenfeldern, (energielenker GmbH 2020, nach [3]).
Die einzelnen Schritte der ersten Verfahrensstufe belaufen sich demnach auf eine minimale
Bearbeitungszeit von ca. 8 Wochen. Werden durch die untere Wasserbehörde weitere Unter-
lagen verlangt, kann sich dieser Zeitraum auf ungewisse Dauer verlängern. Zudem ist die
Bearbeitungszeit durch die zuständigen Behörden stets von deren aktueller Auslastung ab-
hängig. Die erforderlichen Unterlagen, die bereits mit der Anfrage für die Erlaubnis einer Er-
kundungsbohrung an die untere Wasserbehörde übermittelt werden müssen, sind im Folgen-
den aufgelistet und stammen aus dem Entwurf zur Prüfung und Stellungnahme – vorgesehen
als Änderung zu: Leitfaden Erdwärmenutzung in Niedersachsen ([2]: Kapitel 4.4.4):
• Übersichtslageplan (Maßstab i. d. R. 1:25 000) mit Kennzeichnung des geplanten
Anlagenstandortes
• Auszug aus der Liegenschaftskarte mit Eintragung der Bohrung (Maßstab i. d. R.
1:5000)
• Angabe der eingesetzten Wärmeträgermittel sowie Bescheinigung des Lieferanten
der Wärmeträgerflüssigkeit (Einstufung der prozentualen Anteile an WGK 1-, WGK
2- und WGK 3-Stoffen), wenn diese nicht im Anhang 1a, Tabelle 3 aufgeführt ist
• Angabe der eingesetzten Verfüllmaterialien
• Zertifizierung der Bohrfirma nach DVGW W120-2 oder noch gültiges Zertifikat W120
in den Gruppen G1 und/oder G2 (DVGW 2005) oder gleichwertige Zertifizierung
• in bedingt zulässigen Gebieten (s. Tab. 2) ggf. Beschreibung geeigneter technischer
Maßnahmen sowie während der Bohrtätigkeit vorzuhaltender technischer Ausrüs-
tung zur Beherrschung der zu erwartenden Verhältnisse (z. B. bei artesischen
Standortverhältnissen)
Zudem steht es der zuständigen unteren Wasserbehörde frei in Abhängigkeit der lokalen
Standortverhältnisse im Einzelfall weitere Unterlagen zu fordern.
7Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
Nach Erfüllung aller geforderten Punkte der Verfahrensstufe 1, können die Ergebnisse für die
zweite Verfahrensstufe ausgewertet werden. Die gewonnen Erkenntnisse bilden die Grund-
lage für die zweite Verfahrensstufe. Nach Erstellung der benötigten Antragsunterlagen für
Stufe 2, kann diese entsprechend dem Ablauf aus Abbildung 2.4 durchgeführt werden.
•Online Anzeige aller Bohrungen für das geplante Erdsondenfeld beim LBEG
(mind. 1 Monat vor Beginn der Arbeiten
•Zusammenstellung der geforderten Unterlagen (Leitfaden Kapitel 4.4.4)
Bohranzeige aller •PDF ausgedruckt, unterschrieben und mit Unterlagen per Post an
Bohrungen zuständige untere Wasserbehörde (Region Hannover) übermitteln
•Untere Wasserbehörde prüft Unterlagen in Erlaubnisverfahren und
beteiligt das LBEG
→ Erlaubnis, wenn Zustimmung für Errichtung und Betrieb der
Erdwärmesondenanlage erteilt und keine Einwände des LBEG innerhalb
Erlaubnisverfahren von 2 Wochen nach Anzeige erfolgen
•ggf. weiter Unterlagen einzureichen (Verzögerung)
•Inbetriebnahme der Anlage
•Dokumentation des sachgerechten Betriebs der Anlage durch den
Erlaubnisinhaber während der gesamten Betriebsphase (Monitoring)
Betrieb der Anlage
Abbildung 2.4: Graphische Zusammenfassung der Verfahrensstufe 2: Errichtung und Betrieb des Erd-
wärmesondenfeldes (energielenker GmbH 2020, nach [3]).
Neben den erarbeiteten Ergebnissen aus der Vorerkundung sind folgende Unterlagen bei der
unteren Wasserbehörde einzureichen ([3], Kapitel 4.4.4):
• Unterlagen für Verfahrensstufe 1 (s. o.)
• Ergebnisse der Erkundungsbohrung (Schichtenverzeichnis, Angaben zum Grund-
wasserstand in Meter unter GOK sofern vorhanden)
• Ergebnisse der geophysikalischen Vermessung der Bohrung (Thermal Response
Test und ggf. weitere Messergebnisse)
• Beurteilung der geologischen Verhältnisse des Standorts unter Berücksichtigung öf-
fentlich verfügbarer Daten des LBEG und der Ergebnisse der Vorerkundung; Hin-
weise auf erwartete Bohr-/Baurisiken und Beschreibung geeigneter technischer
Maßnahmen sowie der während der Bohrtätigkeit vorzuhaltenden technischen Aus-
rüstung zur Beherrschung der zu erwartenden Verhältnisse
• Beurteilung der hydrogeologischen Verhältnisse unter Berücksichtigung öffentlich
verfügbarer Daten des LBEG und der Ergebnisse der Vorerkundung; Hinweise auf
Gebiete mit hydrogeologischen Besonderheiten
(Kap. 4.1.1) und Beschreibung geeigneter technischer Maßnahmen sowie während
der Bohrtätigkeit vorzuhaltender technischer Ausrüstung zur Beherrschung der zu
erwartenden Verhältnisse
• Analytische Auslegungsberechnung für einen Zeitraum von 25 Jahren mit einer ein-
schlägigen Software; Darstellung des Temperaturverlaufs für die Grundlast für einen
8Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
Zeitraum von 25 Jahren; Darstellung des Temperaturverlaufs im 25. Betriebsjahr
(Grundlast, Spitzenlast); Angabe der Eingabedaten
• Darstellung der Heiz-/Kühlbilanz in MWh pro Monat und Jahr
• Darstellung und Beurteilung der Auswirkungen der Anlage auf anderweitige Grund-
wassernutzungen im direkten Umfeld (z. B. Brunnen der Lebensmittelindustrie, be-
stehende Erdwärmeanlagen, private Trinkwassernutzungen)
• Darstellung und Beurteilung der Auswirkungen der Anlage für andere Schutzgebiete/
-güter (z. B. Naturschutzgebiete, Trinkwasserschutzgebiete, Landschaftsschutzge-
biete, geschützte Oberflächengewässer)
• Abschätzung des Einflussbereichs der Temperaturveränderung (> ± 1 K zu unge-
störter Temperatur) im Grundwasser als Grundlage für die erforderliche Anlagen-
überwachung (Monitoring):
o bei kleinen Erdwärmesondenfeldern (Heizleistung der Wärmepumpe von >
30 kW bis ≤ 100 kW oder eine vergleichbar große Kühlleistung) in der Regel
nach Erfahrungswerten
o bei mittelgroßen Erdwärmesondenfeldern (Heizleistung der Wärmepumpe
von > 100 kW bis ≤ 200 kW oder eine vergleichbar große Kühlleistung) in der
Regel auf Basis der Fließrichtung und abgeschätzten Abstandsgeschwindig-
keit des Grundwassers
o bei großen Erdwärmesondenfeldern (Heizleistung der Wärmepumpe von >
200 kW oder eine vergleichbar große Kühlleistung) in der Regel als grafische
Darstellung der Temperaturisolinien
(> ± 1 Kelvin zu ungestörter Temperatur) in relevanten Tiefenschnitten, ba-
sierend auf einer nummerischen Modellierung
Zudem steht es der zuständigen unteren Wasserbehörde frei in Abhängigkeit der lokalen
Standortverhältnisse im Einzelfall weitere Unterlagen zu fordern.
Für die Genehmigung der restlichen Erdsonden gibt es keine Zeitfenster für eine Rückmel-
dung der zuständigen unteren Wasserbehörde, daher kann keine konkrete Aussage zu der
Dauer der Verfahrensstufe 2 getroffen werden. Zudem ist der Zeitraum für die Erstellung der
Bohrungen durch den Standort und die erforderlichen Bohrmeter stets projektabhängig.
Das dargestellte Genehmigungsverfahren beruht auf der Tatsache, dass die Landesregie-
rung Niedersachsen Geothermieprojekte fördern will und dadurch den Weg ohne bergrecht-
liches Verfahren beschleunigt. Letztlich sei allerdings nach Aussage des Landesamtes für
Bergbau, Energie und Geologie des Landes Niedersachsens darauf hingewiesen, dass jedes
Projekt im Einzelfall zu betrachten ist und keine pauschale Aussage über mögliche Verfah-
renswege sowie deren Dauer getroffen werden kann.
Neben den allgemeinen Genehmigungsbestimmungen in Niedersachsen für die Nutzung von
Geothermie zur Wärmegewinnung müssen im Fall des Wohngebiets „An den Eichen“ even-
tuelle weitere Punkte im Hinblick auf Altlasten berücksichtigt werden. Das Gebiet grenzt an
ein Altlastengebiet. Ob und in welcher Form diese Tatsache eine mögliche Genehmigung des
Projekts beeinflusst, kann nicht hinreichend abgeschätzt werden. Ob die betroffene Region
Bestandteil des Altlasten- und Verdachtsflächenverzeichnisses der Region Hannover ist,
muss bei dem entsprechenden Fachbereich für Umwelt der Region Hannover erfragt werden.
Zusammenfassend lässt sich bezüglich der Genehmigung von Erdsonden im Raum Beren-
bostel festhalten, dass Anwendungen unter 400 m voraussichtlich kein bergrechtliches Ge-
nehmigungsverfahren benötigen und über das beschriebene zweistufige Verfahren durch die
unteren Wasserbehörden genehmigt werden. Für Erdsonden tiefer als 400 m, welche
9Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
dadurch als Tiefengeothermie behandelt werden, kann dies ebenfalls der Fall sein. Dafür ist
die Auslegung des Oberbergamts Niedersachsen zur gewerblichen Erdwärmenutzung ent-
scheiden, die stets im Einzelfall zu prüfen ist.
10Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
3 Wärmeversorgungskonzept
Ergänzend zu den Wärmeversorgungsvarianten aus der energielenker-Studie werden kalte
Nahwärmenetze mit Erdsonden von 250 m und 800 m untersucht. Diese bilden einen Ver-
gleich zu der vorangegangenen Untersuchung mit Erdsonden von 99 m Tiefe. Die zwei zu-
sätzlichen Versorgungsvarianten werden sowohl auf Quartiers- als auch auf Cluster-Ebene
bewertet werden. Die alternative zentrale Wärmeversorgung über ein konventionelles war-
mes Netz wird ebenfalls für die Cluster-Lösung adaptiert. Lediglich die Variante der kalten
Nahwärme mit Grundwasserbrunnen als Wärmequelle wird nicht weiterführend betrachtet, da
diese aus technischer Sicht bereits durch die Ergebnisse der energielenker-Studie ausge-
schlossen wurde.
Die Wärmeversorgung aus der energielenker-Studie, die als Variante 3 gekennzeichnet ist,
beinhaltet ein BHKW, einen Biomassekessel und einen Gas-Spitzenlastkessel. Für das defi-
nierte Ø-Cluster (vgl. Kapitel 2.2) wird ein 50 kWel-BHKW (ca. 90 kWth) und ein 150 kWth-
Gaskessel betrachtet. Für eine erhöhte Umweltverträglichkeit kann das BHKW mit Biomethan
betrieben werden, das aus dem öffentlichen Erdgasnetz bezogen wird. Alternativ kann für
eine zukunftsträchtige Energieversorgung des Gebiets bei der Auswahl des BHKWs bereits
eine Möglichkeit des Betriebs mit Wasserstoff in Betracht gezogen werden. Der Strom kann
in das öffentliche Netz eingespeist und nach dem Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz (KWKG)
bzw. dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vergütet oder den Anwohnern des Quartiers
über ein Mieterstrommodell zur Verfügung gestellt werden. Alternativ zum BHKW für die
Grundlastversorgung des Ø-Cluster, könnte ebenfalls über einen Biomassekessel nachge-
dacht werden. Durch die Flächenbedarfe, sowohl für Brennstoffbevorratung als auch für des-
sen Anlieferung, wird für Cluster-Lösungen auf den Einsatz von Biomasse, gerade in Form
von Holzhackschnitzeln verzichtet. Für die Wärmeversorgung der Cluster-Lösungen kann
maximal die Verwendung von Holzpellets in Betracht gezogen werden. Dabei müssen die
Grundvoraussetzungen bezüglich des ausreichenden Platzbedarfs geprüft werden. Eine
mögliche Pelletlagerung in einem Gebäudekeller oder einem Abschnitt der Tiefgarage wären
denkbar. Dabei muss eine geeignete Anlieferung möglich sein und die Anlieferung und deren
Begleiterscheinungen mitbedacht werden.
Ein entscheidendes Kriterium für den Einsatz von Erdwärmesonden zur Wärmegewinnung ist
der Platzbedarf. Für die Erdwärmesonden bis 250 m Bohrtiefe wird ein Sondenabstand von
ca. 6 m empfohlen bzw. vorgeschrieben. Daraus leitet sich ein theoretischer Flächenbedarf
einer Erdsonde von ca. 36 m² ab. Für die Abstände der mitteltiefen Erdsonde mit 800 m wird
das Ergebnis der Simulation aus der HSW-Studie verwendet. Dies besagt, dass die maximale
Ausdehnung der Temperaturanomalie einen Radius von 40 m besitzt. Dabei ist zu beachten,
dass die Studie einen ganzjährigen Wärmeentzug zur Grundlastabdeckung eines Schwimm-
bades simuliert. Erdsonden für die Versorgung von Wohnquartieren können im Sommer
durch die nachfließende Umgebungswärme und aktiv durch Einbringung von Abwärme aus
den Gebäuden, welche dadurch gekühlt werden, regeneriert werden. Dennoch wird für die
Betrachtung ein Abstand der mitteltiefen Erdsonden von 80 m angesetzt. Die ermittelten Da-
ten der Versorgung über Erdsonden für das Gesamtgebiet sind Tabelle 3.1 zu entnehmen.
Für die mitteltiefen Erdsonden wird dabei allerdings kein Flächenbedarf, sondern ein theore-
tischer Längenbedarf ermittelt, da wenige Erdsonden nötig sind und diese nicht als „Feld“
angeordnet werden.
11Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
Tabelle 3.1: Sondenanzahlen und Flächenbedarfe für das Gesamtquartier in Abhängigkeit der Son-
denlänge
Gesamtgebiet 99 m Sonden 250 m Sonden 800 m Sonden
Sondenanzahl - 180 68 7
Flächenbedarf m² 6.480 2.448 -
Längenbedarf m - - 560
Generell können Geothermiefelder bepflanzt und bebaut werden. Allerdings ist eine Bepflan-
zung mit Tief- und Herzwurzlern ungeeignet, da diese zu Schäden an den Erdsonden sowie
den Versorgungsleitungen führen können. Die Erdsonden können unterhalb jeglicher Bebau-
ungsform eingebracht werden. Dabei sei verständlicherweise auf den Zeitpunkt der Fertig-
stellung der Erdsonden hingewiesen. Zudem muss eine entsprechende Überbauung der Erd-
sonden ausreichend Schutz vor zu großen Druckbelastungen gewährleisten. Dieser muss
ebenfalls während der Planung berücksichtigt werden und ist abhängig von der zukünftigen
Nutzung der oberhalb der Sonden und Verteilleitung liegenden Flächen. Beispielsweise müs-
sen zukünftige Transportwege oder Parkplätze anders überbaut werden als reine Fußwege.
Diese zusätzlichen Planungsleistungen und konstruktiven Maßnahmen führen zu Mehrkosten
dieser Erdsonden im Gegensatz zu Erdsonden unter Freiflächen. Im Gegensatz zur vorange-
gangenen energielenker-Studie werden in dieser Ausarbeitung die Erdsonden mit einer Tiefe
bis 100 m teilweise wie beschrieben unter versiegelten Flächen eingebracht. Durch den er-
höhten Aufwand variieren die Investitionskosten und der kostendeckende Wärmepreis im Ge-
gensatz zur ursprünglichen Untersuchung. Aufgrund der Tatsache, dass die Erdsonden auch
unterhalb der Gebäude und der Quartiersplätze eingebracht werden und den in der energie-
lenker-Studie beschriebenen Flächenpotenzialen, reichen die Flächen des Gesamtgebiets
„An den Eichen“ um das Quartier mit Wärme aus Geothermiesonden zu versorgen. Zur even-
tuellen Reduzierung der baulichen Ansprüche, bei vermehrter Einbringung der Sonden unter-
halb von Gebäuden, können einerseits wie in Tabelle 3.1 zu sehen, die jeweiligen Sonden-
längen vergrößert, oder ergänzende Wärmequellen erschlossen werden. Dafür können bei-
spielsweise Energiezäune, Flächenkollektoren oder sogenannte Kraftdächer sowie weitere
Technologien eingesetzt werden.
Äquivalent zu Tabelle 3.1 wurde die Auslegung der Erdsonden für das definierte Ø-Cluster
erstellt und ist Tabelle 3.2 zu entnehmen.
Tabelle 3.2: Sondenanzahlen und Flächenbedarfe für die Wärmeversorgung des Ø-Clusters in Ab-
hängigkeit der Sondenlänge
Ø-Cluster 99 m Sonden 250 m Sonden 800 m Sonden
Sondenanzahl - 40 15 2
Flächenbedarf m² 1440 540 -
Längenbedarf m - - 160
12Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
Wie oben beschrieben ist eine Einbringung der Sonden unterhalb der Gebäude möglich. Al-
ternativ bietet sich in den Cluster-Lösungen der Einsatz von Kraftdächern3 auf den Gebäude-
dachflächen an, da die Erdsonden, das Verteilnetz und die Dachflächen in einem Vergabe-
gebiet liegen. Der Vorteil der Kraftdächer, auch als PVT-Modul bezeichnet, besteht in der
Kombination aus Solar-Luft-Absorbern und PV-Modulen. Eine Unterkonstruktion auf den
Dachflächen trägt dabei die Solar-Luft-Absorber, die zur Regeneration des Erdsondenfelds
dienen. Die Unterkonstruktion ist dabei so ausgelegt, dass handelsübliche PV-Module kos-
tengünstig oberhalb der Solar-Luft-Absorber installiert werden können4. Die möglichen Stro-
merträge können in das öffentliche Netz eingespeist oder direkt im Quartier genutzt werden,
um die dezentralen Wärmepumpen und Netzpumpen mit erneuerbarem Strom zu versorgen.
Ebenso kann der Strom den Anwohnern über Mieterstrommodelle oder in Form von Ladesta-
tionen für Elektromobilität bereitgestellt werden.
3.1 Vergleich der Versorgungsvarianten
Nachfolgend werden die verschiedenen Versorgungsvarianten für das Quartier ökologisch
und ökonomisch verglichen. Zudem werden die genannten Vor- und Nachteile gegenüberge-
stellt. Ein Gesamtvergleich der vorgestellten Versorgungsvarianten kann Tabelle A.1 im An-
hang entnommen werden.
3.1.1 Ökologischer Vergleich der Versorgungsvarianten
Zur primärenergetischen Bewertung wurden die Primärenergiefaktoren der zum Bilanzie-
rungszeitpunkt gültigen Energieeinsparverordnung (EnEV 2014/ 2016) herangezogen. Die
CO2e -Emissionsfaktoren in g CO2e pro kWh sind dem Bilanzierungstool ECOSPEED Region
der ECOSPEED AG entnommen. Bei den Emissionsfaktoren aus ECOSPEED Region han-
delt es sich jeweils um sog. LCA-Faktoren (life-cycle-analysis, engl. für Lebenszyklusana-
lyse), also Faktoren, welche die gesamten zu Produktion und Distribution benötigten Vorket-
ten miteinbeziehen. Da es sich um CO2e-Faktoren, also Emissionsfaktoren die Kohlenstoffdi-
oxid-Äquivalente bewerten, handelt, wurden die Wirkungen weitere Treibhausgase neben
Kohlenstoffdioxid (CO2) wie Methan und Stickoxide in CO2-Äquivalente umgerechnet und mit
in den Faktor einbezogen. Beispielsweise entspricht 1 kg Methan etwa 21 kg CO2e. Deshalb
sind die CO2e-Emissionsfaktoren immer etwas höher als reine CO2-Faktoren, da die Auswir-
kungen weiterer Treibhausgase mitbilanziert werden.
Bei der Berechnung der Treibhausgase sowie der Primärenergie werden neben den Vorket-
ten auch die Stromgutschriften bei kombinierter Erzeugung durch Kraft-Wärme-Kopplungs-
anlagen (KWK) berücksichtigt. Die Stromgutschriften, die durch den erzeugten Strom anfal-
len, werden anteilig der erzeugten Wärme gutgeschrieben und somit in der Treibhausgas-
und Primärenergiebilanz berücksichtigt. Da die CO2e-Emissionsfaktoren für Strom mit dem
aktuellen deutschen Strommix bilanziert werden und dieser zukünftig sinken wird, kann eben-
falls die lokale Freisetzung von CO2 durch die Energieversorgung betrachtet werden. Diese
ist bereinigt von den Gutschriften aus Kraft-Wärme-Kopplung.
3
https://www.metternich-haustechnik.de/privatkunden/energiequelle/kraftdach
4
https://www.mefa.de/energy-systems/mefa-energy-systems/solar.html
13Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
Für die Versorgungsvarianten des Gesamtgebiets sind die jährlichen CO2e-Emissionen und
der Primärenergiefaktor in Tabelle 3.3 dargestellt. Die Werte für die Betrachtung eines Ø-
Clusters ist Tabelle 3.4 zu entnehmen. Es ist zu beachten, dass hier die Werte für einen
durchschnittlichen energetischen Baustandard eines KfW-Effizienzhaus 55 dargestellt sind.
Da das BHKW, in den Varianten mit warmen Nahwärmenetz, neben Wärme auch Strom pro-
duziert, können für den eingespeisten Strom bilanzielle CO2-Gutschriften erzielt werden. Der
erzeugte Strom verdrängt konventionell erzeugten Strom aus dem deutschen Netz und wird
daher mit dem CO2-Emissionsfaktor des deutschen Strommix gutgeschrieben. Da lokal je-
doch absolute Emissionen anfallen, werden die beiden Werte angegeben.
Tabelle 3.3: Jährliche CO2-Emissionen und Primärenergiefaktoren der zentralen Versorgungsvari-
anten des Gesamtgebiets
Primärenergiefak-
CO2 Emissionen
Gesamtgebiet tor nach AGFW
[kg/a]
309-1
Wärmepumpe "kaltes Netz" Erdsonde 99m 259.406 0,42
Wärmepumpe "kaltes Netz" Erdsonde 250m 253.951 0,41
Wärmepumpe "kaltes Netz" Erdsonde 800m 238.922 0,39
114.082
Warmes Netz (ohne. Gutschrift: 0,40
286.714)
Tabelle 3.3 zeigt die CO2-Emissionen für die verschiedenen Wärmeversorgungsvarianten des
Gesamtgebiets. Durch die Gutschrift des eingespeisten BHKW-Stroms liegen die Emissionen
niedriger im Vergleich zu den kalten Netzen. Für die Versorgungsvarianten mit kalten Nah-
wärmenetzen werden lediglich die CO2-Emissionen für den Stromeinsatz der dezentralen
Wärmepumpen und der Netzpumpen fällig. Mit zukünftig steigendem Anteil an erneuerbaren
Energien sinken die Emissionen des deutschen Strommix und damit die Emissionen der kal-
ten Netze. Wird ausschließlich Strom aus erneuerbarer Stromproduktion eingesetzt, können
die Emissionen auf ein Minimum reduziert werden. Der Vergleich der Varianten, die Erd-
wärme als Wärmequelle nutzen, zeigt, dass durch die Verwendung tieferer Erdsonden die
jährlichen CO2-Emissionen gesenkt werden können. Ebenfalls sinkt der Primärenergiefaktor.
Der positive Einfluss der tieferen Erdsonden ist auf die höhere Bodentemperatur in tieferen
Regionen zurückzuführen, wodurch die Netztemperatur und dadurch die Vorlauftemperatur
der dezentralen Wärmepumpen höher ist. Eine höhere Vorlauftemperatur ermöglicht eine
größere Jahresarbeitszahl der Wärmepumpen. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) ist das Verhältnis
aus jährlich abgegebener Wärmemenge zur eingesetzten Energie für den Verdichtungspro-
zess. Die höhere JAZ bildet demnach einen geringeren Stromeinsatz ab, wodurch die CO 2-
Emissionen und der Primärenergiefaktor sinken.
Tabelle 3.4: Jährliche CO2-Emissionen und Primärenergiefaktoren der zentralen Versorgungsvari-
anten der Cluster-Lösung
Primärenergiefak-
CO2 Emissionen
Gesamtgebiet tor nach AGFW
[kg/a]
309-1
Wärmepumpe "kaltes Netz" Erdsonde 99m 56.622 0,42
Wärmepumpe "kaltes Netz" Erdsonde 250m 55.431 0,41
Wärmepumpe "kaltes Netz" Erdsonde 800m 52.151 0,39
62.835
Warmes Netz (ohne. Gutschrift: 0,57
197.602)
14Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
Aus Tabelle 3.4 ist ersichtlich, dass die jährlichen CO2-Emissionen, spezifisch in Bezug auf
die erzeugte Wärmemenge, identisch zu denen der Gesamtgebiets-Varianten liegen. Dies ist
auf die angewendet Berechnungsmethode zurückzuführen. In der Praxis ist eine bessere
CO2-Bilanz des Gesamtquartiers zu erwarten, da Faktoren wie Dämpfungsprozesse des Net-
zes, Gleichzeitigkeit und zusätzliche Wärmegewinne durch das Netz sich positiv auswirken.
Für das Versorgungskonzept über ein warmes Netz sind die spezifischen Emissionen (kg-
Emissionen pro erzeugter kWh-Wärme) deutlich gestiegen. Dies liegt an dem Einsatz eines
Erdgas-BHKW ohne die Reduktion der Emissionen durch den anteiligen Einsatz von Bio-
masse im Ø-Cluster.
3.1.2 Wirtschaftlicher Vergleich der Versorgungsvarianten
Die Berechnungsgrundlagen für die Wirtschaftlichkeit bilden die Investitionskosten, eventu-
elle Förderungen sowie jährliche Ein- und Ausgaben. Die Grundlagen der berechneten Kos-
ten sind vergleichbaren Maßnahmen entnommen oder stützen sich auf Angebotsanfragen
sowie Preisen aus dem Baukostenindex (BKI). Hierbei handelt es sich um Preise aus Refe-
renzprojekten und Anfragen am Markt. Die Kosten sind als Nettopreise exkl. Mehrwertsteuer
angegeben. Die vorliegende Energieversorgungsbetrachtung hat nicht den endgültigen An-
spruch einer Planung. Als Rahmendbedingung für die Wirtschaftlichkeitsberechnung gelten
die Daten aus Tabelle 3.5. Der angesetzte kalkulatorische Zinssatz von 1,5 % richtet sich
nach dem möglichen zukünftigen Betreiber / Contractor der geplanten Anlagen. Aktuelle his-
torische Negativzinsen, werden nicht für gewinnbringende Investitionen vergeben.
Tabelle 3.5: Rahmenbedingungen der Wirtschaftlichkeitsberechnung
Rahmenbedingungen
Betrachtungszeitraum 20 Jahre
Kalkulatorischer Zins 1,5 %
Nutzungsdauer und Instandhaltungs- VDI 2067
kosten nach
Für den wirtschaftlichen Vergleich der Varianten wird der kostendeckende Wärmepreis aus-
gewertet. Dieser setzt die erbrachte Wärmemenge mit den aufgewendeten Kosten eines Jah-
res in Verhältnis. Eine Aufschlüsselung der jährlichen Kosten und Einnahmen sowie die In-
vestitionskosten der einzelnen Versorgungsvarianten können Tabelle A.1 entnommen wer-
den. Der kostendeckende Wärmepreis der einzelnen Versorgungsvarianten ist in Tabelle 3.6
aufgeführt. Es ist zu beachten, dass ein nach Anschlussleistung gestaffelter Baukostenzu-
schuss für die Hausanschlusskosten mit in der Kalkulation berücksichtigt wurde. Hausan-
schlüsse unterhalb von 10 kW (RH) werden mit ca. 8.400 € veranschlagt. Für Anschlüsse mit
höheren Leistungen (MFH, Kita) werden Kosten von ca. 12.600 € kalkuliert. Insgesamt wer-
den für alle zentralen Versorgungsvarianten Baukostenzuschüsse von ca. 407.500 € berück-
sichtigt. Dieser ist für alle Versorgungsvarianten des Gesamtgebiets identisch. Für die Clus-
ter-Lösung wird mit einem Gesamtbaukostenzuschuss in Höhe von ca. 100.500 € gerechnet.
Diese Baukostenzuschüsse sind als Anschlusskosten der Anschlussnehmer zu betrachten
und vergleichbar mit Investitionskosten in eine dezentrale Heizungsanlage.
In Tabelle A.1 sind ebenfalls Jahreseinnahmen aufgeführt. Diese beruhen auf Annahmen zu
möglichen Einnahmen durch Wärmeverkäufe. Dafür wurde ein beispielhafter Tarif für die End-
kunden angesetzt. Dieser setzt sich aus einer jährlichen Grundgebühr und einem Arbeitspreis
pro kWh Wärme zusammen. Diese Jahreseinnahmen gehen nicht mit in die Kalkulation des
15Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
kostendeckenden Wärmepreises ein, sondern dienen lediglich zur Veranschaulichung, wel-
che Einnahmen ein Betreiber ungefähr jährlich erzielen müsste, um die jährlichen Ausgaben
auszugleichen.
Tabelle 3.6: Kostendeckende Wärmepreise der Versorgungsvarianten im Gesamtgebiet und im Ø-
Cluster
Versorgungsvariante Gesamtgebiet Ø-Cluster
Wärmepumpe "kaltes Netz" Erdsonde 99m 91 €/MWh 99 €/MWh
Wärmepumpe "kaltes Netz" Erdsonde 250m 89 €/MWh 96 €/MWh
Wärmepumpe "kaltes Netz" Erdsonde 800m 167 €/MWh 175 €/MWh
Warmes Netz 70 €/MWh 74 €/MWh
Tabelle 3.6 zeigt den Vergleich des kostendeckenden Wärmepreises für die vorgestellten
Versorgungsvarianten. Es fällt auf, dass der Wärmepreis der kalten Netze mit zunehmenden
Sondenlängen steigt. Durch die erhöhten Aufwände und dadurch Kosten für die tieferen Erd-
sonden, steigen die Investitionskosten der Versorgungsvarianten. Diese können durch die
erhöhte Entzugsleistung und höhere Effizienz der Anlagen nicht kompensiert werden. Den
günstigsten kostendeckenden Wärmepreis ermöglichen mehrere kleinere Erdwärmesonden.
Eine Versorgung über Erdsonden von 800 m Tiefe kann nicht wirtschaftlich umgesetzt wer-
den. Durch die Erhöhten spezifischen Bohrkosten, sind die Investitionskosten nicht konkur-
renzfähig. Eine kostengünstige Alternative zu den kalten Netzen stellt die Wärmeversorgung
des Gebiets „An den Eichen“ über ein warmes Nahwärmenetz dar. Im Vergleich zum kalten
Netz mit 99 m Sonden ist der Wärmepreis 21 €/MWh günstiger. Hierbei ist zu beachten, dass
die Berechnung auf aktuellen Erdgaspreisen basiert. Durch eine Umstellung auf Biomethan
erhöhen sich die kostendeckenden Wärmepreise der Variante über ein warmes Netz um ca.
30 % und liegen damit auf einem Niveau mit denen der kalten Versorgungsnetze. Zudem liegt
der Ausarbeitung die Annahme einer Anschlussquote von 100 % zugrunde. Eine geringere
Anschlussquote erhöht die spezifischen Kosten und ist aufgrund der Wärmeverluste eines
warmen Netzes gegenüber einem kalten Netz als kritischer zu beurteilen. In der Kalkulation
wird die gesamte im BHKW erzeugte Strommenge ins Netz der öffentlichen Versorgung ein-
gespeist. Die Einspeisevergütung wurde, auf Grundlage der Novellierung des Kraft-Wärme-
Kopplungs-Gesetz (KWKG) im Kohleausstiegsgesetz5, im Vergleich zur ursprünglichen ener-
gielenker-Studie angepasst.
Der Vergleich des kostendeckenden Wärmepreises zwischen Gesamtgebiet und Cluster-Lö-
sung zeigt, dass die Verkleinerung des Versorgungsgebiet einen spezifisch höheren Wärme-
preis hervorbringt. Diese Tatsache lässt sich auf die höheren spezifischen Investitionskosten
für Wärmeerzeugungsanlagen und das Wärmenetz zurückführen. Zudem verringert sich der
positive Einfluss der Gleichzeitigkeit durch die geringere Anzahl an Anschlussnehmern. Die
Wirtschaftlichkeit der Wärmeversorgungsvarianten verringert sich durch die Verkleinerung
des Gebiets. Gegenüber einer dezentralen Wärmeversorgung innerhalb der Einzelgebäude
stellt die zentrale Versorgung der Cluster einen wirtschaftlichen und ökologischen Vorteil dar.
5
https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Artikel/Service/kohleausstiegsgesetz.html
16Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
In Bezug auf die jährlichen Kosten der Versorgungsvarianten sei auf die Einführung der CO2-
Besteuerung im Gesetz über einen nationalen Zertifikatshandel für Brennstoffemissionen
(Brennstoffemissionshandelsgesetz - BEHG)6 im Jahr 2021 hingewiesen. Diese erhebt eine
Steuer auf jedes in den Markt gebrachtes kg-CO2-Äquivalent. Durch den ausschließlichen
Einsatz von Strom in den Versorgungskonzepten mit kaltem Nahwärmenetz sind die zusätz-
lichen Kosten durch die CO2-Bepreisung nur vom nicht erneuerbaren Anteil des deutschen
Strommix abhängig. Steigt dieser in den nächsten Jahren oder wird ohnehin erneuerbarer
Strom im Quartier eingesetzt, ist der Einfluss auf den kostendeckenden Wärmepreis für die
kalten Nahwärmenetze geringer im Vergleich zum warmen Netz. Das warme Netz nutzt Erd-
gas zur Wärmeerzeugung, welches jährlich von einer höheren Steuer betroffen sein wird. Hier
gibt es die Möglichkeit auf Biomethan umzustellen, welches jedoch im Bezugspreis deutlich
höher ist. Eine abschließende Beurteilung des Einflusses der Neuerung im Brennstoffemissi-
onshandelsgesetz kann nicht ausgesprochen werden, da die Regelungen gerade im Bereich
der Strombezüge nicht endgültig geklärt sind (Stand: 17.12.2020).
6
https://www.gesetze-im-internet.de/behg/index.html#BJNR272800019BJNE001201125
17Ergänzungsbericht zum
Quartierswärmeversorgungskonzept Wohngebiet „An den Eichen“
4 Zusammenfassung
Aufbauend auf dem Quartierswärmeversorgungskonzept für das Wohngebiet Berenbostel
2020 „An den Eichen“ der energielenker GmbH wurden in dieser nachgelagerten Studie wei-
terführende Wärmeversorgungskonzepte betrachtet. Dabei lag der Schwerpunkt auf der Er-
weiterung der Versorgungsvariante mittels kaltem Nahwärmenetz mit Erdsonden. In der ur-
sprünglichen Studie wurden hier Erdsonden mit einer jeweiligen Tiefe von ca. 100 m betrach-
tet. Auf Grund der begrenzten Freiflächen und den erhöhten konstruktiven und planerischen
Maßnahmen für die Einbringung von Erdsonden unter Gebäuden und versiegelten Flächen,
wurden Alternativen mit Erdsonden von 250 m und 800 m betrachtet. Zudem steht die Art der
Vermarktung des Wohngebiets, ob als Gesamtgebiet oder in einzelnen Vergabeabschnitten
noch aus. Daher wurden neben den Versorgungslösungen auf Quartiersebene, adaptierte
Varianten für die einzelnen Vergabe-Cluster betrachtet Dafür wurde ein durchschnittliches
Gebiet für das Wohngebiet als Ø-Cluster definiert (vgl. Kapitel 2.2). Für eine übersichtliche
Vergleichbarkeit wurde ein gemittelter energetischer Baustandard auf dem Niveau eines KfW-
Effizienzhauses 55 angenommen. Für die zugrundeliegenden Daten und technischen Erörte-
rungen zu den einzelnen Konzepten sei auf die ursprüngliche Studie der energielenker GmbH
verwiesen.
Ausgehend von den ermittelten Daten wurden zentrale Versorgungskonzepte für das Wohn-
gebiet „An den Eichen“ erarbeitet. Dabei wurden kalte Nahwärmenetze und ein warmes Netz
untersucht. Für die Varianten mittels kaltem Nahwärmenetz wurden Erdsonden zur Nutzung
von Erdwärme mit drei unterschiedlichen Sondenlängen ausgewertet (100 m, 250 m, 800 m).
Alternativ wurde die Versorgung des Gebiets über ein warmes Nahwärmenetz mit einer Kom-
bination aus BHKW, Biomasse- und Gaskessel betrachtet. Die entsprechenden Detailausle-
gungen können Kapitel 3 und der energielenker-Studie entnommen werden.
Die Auswertung der Wirtschaftlichkeit zeigt, dass eine Versorgung der Liegenschaft über (mit-
tel-) tiefe Geothermie nicht wirtschaftlich umsetzbar ist. Hinzu kommen erhöhte Erschlie-
ßungs- und Genehmigungsrisiken. Der höhere kostendeckende Wärmepreise und die höhe-
ren Unsicherheiten können nicht durch die Effizienzsteigerung aufgewogen werden. Die Ver-
sorgung der Liegenschaft über Tiefengeothermie, sowohl auf Quartiersebene als auch auf
Cluster-Ebene, wird als nicht sinnvoll bewertet.
Durch die alternativ vorgestellten Varianten kann die Liegenschaft zukünftig nachhaltig und
wirtschaftlich mit Wärme versorgt werden. Für die oberflächennahen Erdwärmesonden sind
vorab hydrogeologische und geothermische Voruntersuchungen notwendig. Dabei sollten
Sondenlängen von ca. 100 m bis ca. 250 m Tiefe vorgesehen werden. Die tatsächliche Tiefe
muss durch die Auslegungsplanung und geothermischen Untersuchungen ermittelt werden.
Die entsprechenden Genehmigungsverfahren sind in Kapitel 2.3.1 skizziert. Eine zusammen-
fassende Gegenüberstellung der Ergebnisse, kann Tabelle A.1 entnommen werden. Tabelle
3.3 zeigt, dass die Versorgungsvarianten sehr gute Primärenergiefaktoren aufweisen und da-
mit eine zukunftsträchtige und umweltschonende Wärmeversorgung des Gebiets ermögli-
chen. Aus wirtschaftlicher Sicht erreicht das Konzept des warmen Netzes geringere kosten-
deckende Wärmepreise, gegenüber den Alternativen mit kaltem Netz (vgl. Tabelle 3.6). Das
gleiche Ergebnis zeigt der Vergleich auf Cluster-Ebene (vgl. Tabelle 3.4). Auch hier stellt das
warme Netz den günstigsten kostendeckenden Wärmepreis. Allerdings sei auf die zukünftige
CO2-Bepreisung und die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen hingewiesen. Durch Strom, als
einzigen Endenergieeinsatz, sinken die CO2-Emissionen der Varianten mit kaltem Netz zu-
künftig, mit steigendem Anteil an erneuerbaren Energien im deutschen Strommix. Alternativ
kann ausschließlich erneuerbarer Strom genutzt werden. Die frühzeitige Betrachtung eines
alternativen BHKW-Betriebs mit Biomethan oder Wasserstoff kann diese Aspekte relativieren.
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