Erdgas-Technologien für jeden Bedarf

Bei der Beheizung von Nichtwohngebäuden, wie z. B.Gewerbebetrieben, sind die Gebäudeart sowie die Art der Nutzung wichtige Kriterien für die Wahl des Heizungssystems. Zudem werden an Heizsysteme in Nichtwohngebäuden Anforderungen durch die Energieeinsparverordnung und das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz gestellt. Die unterschiedlichen Nutzungsarten gewerblicher Bauten bieten die Möglichkeit zum Einsatz verschiedenster Heizungssysteme bzw. Heizungskombinationen. Der Verbrauch an Wärme für Raumheizung oder auch Produktionsprozesse ist in der Regel höher als bei Wohngebäuden, so dass eine genaue Planung des Heizungssystems für einen optimalen und effizienten Betrieb erforderlich ist.

 

Bei der Beheizung von Nichtwohngebäuden erfolgt die Wahl des Primärenergieträgers in der Regel nach betriebswirtschaftlichen und anwendungstechnischen Gesichtspunkten. Im Vergleich zu anderen Energieträgern bietet Erdgas hier eine Reihe von Vorteilen, wie beispielsweise:

  • leitungsgebundener Energieträger ohne notwendige Bevorratung,
  • umweltschonender Energieträger mit vergleichsweise niedriger Emissionsbelastung,
  • Einsatzmöglichkeiten in fast allen Heizsystemen.

Erdgasheizsysteme haben in den vergangenen Jahren nicht nur im Wohnungsbau, sondern auch bei der Beheizung von Nichtwohngebäuden an Bedeutung gewonnen. Erdgas ist in verschiedenen Heiztechnologien einsetzbar. Mit diesen modernen Erdgas-Technologien lassen sich die Heizkosten im Unternehmen gegenüber einer Altanlage spürbar reduzieren. In der Regel sinken mit einer neuen Erdgas-Heizung auch die Emissionen.

Welche Hersteller die effizienten Erdgas-Heiztechnologien und Zusatzgeräte wie zum Beispiel Wärmespeicher oder Kältemaschinen anbieten, können Sie unserer Gerätedatenbank entnehmen.

Brennwertkessel – wirtschaftlich heizen mit Gas

Die Brennwerttechnologie ist mit 60 Prozent Marktanteil inzwischen Marktführer unter den aktuell verkauften Heiztechnologien. Der Brennwert eines Brennstoffs gibt dabei – im Unterschied zum Heizwert – die gesamte Wärmemenge an, die bei der Verbrennung frei wird, also auch die Wärme, die im Wasserdampf in den Abgasen enthalten ist.

Brennwertkessel sind für die permanente Kondensation eines Großteils der in den Abgasen enthaltenen Wasserdämpfe konstruiert. Während Niedertemperaturkessel nur die bei der Verbrennung des Brennstoffes entstehende Wärme nutzen, nutzen Brennwertkessel zusätzlich die in den Abgasen enthaltene latente Wärme in Form von Wasserdampf. Der Brennwert von Erdgas ist 11 % höher als dessen Heizwert. Brennwertkessel sind seit Mitte der 90er Jahre Stand der Technik.

Brennwertkessel werden sowohl als Wand- als auch als Standgeräte  angeboten. Wandgeräte  sind als Einzelgeräte mit Leistungen bis zu 150 kW verfügbar, als Mehrkesselanlage sind Leistungen bis etwa 600 kW möglich. Standgeräte können als Einzelkessel oder als Mehrkesselanlage jede denkbare Leistung zur Verfügung stellen. Durch den großen Modulationsbereich der Kesselleistung arbeiten Brennwertkessel effizient ohne häufiges Takten. Moderne Gas-Brennwertkessel können, je nach Bauart, auch mit biogenen Beimischungen betrieben werden.

  • Erdgas verbrennt unter Luftzufuhr. Dabei entsteht nutzbare Verbrennungswärme.
  • Die Wärme wird mittels Wasser im Heizungsvorlauf zum Heizungssystem und in den Wärmespeicher transportiert und so nutzbar gemacht.
  • Durch Abkühlung der Verbrennungsgase (Abgase) unter den Taupunkt von ca. 55 °C wird die im Wasserdampf enthaltene Energie in Form von Kondensationswärme freigesetzt. Das dabei einstehende Kondensat wird in die Kanalisation abgeleitet.
  • Die Nutzung der Kondensationswärme (latente Wärme) führt zu einem zusätzlichen Wärmegewinn von bis zu 11 %.

Brennwert und Solar

Erdgas-Brennwerttechnik und Solarthermie sind eine besonders sparsame Kombination, denn mit Erdgas wird ein umweltfreundlicher Brennstoff und mit Solarenergie eine erneuerbare und kostenfreie Energiequelle genutzt. Mit dieser Kombination können alle gesetzlichen Anforderungen aus der EnEV und dem EEWärmeG kostengünstig erfüllt werden. Die Kombination von moderner Brennwerttechnik und Solarthermie ist mindestens genauso effizient, sparsam und vorteilhaft wie Erdgas-Brennwerttechnik.

  • Flach- und Vakuumröhrenkollektoren nutzen die Sonnenstrahlung zur Wärmegewinnung und geben die gewonnene Energie an den Wärmespeicher des Systems ab.
  • Vom Wärmespeicher aus werden optimal abgestimmt die Wärmeströme von den "Erzeugern" zu den "Verbrauchern" wie z.B. der Dusche geregelt. Im Wärmespeicher wird vorrangig Solarenergie in Form von Warmwasser gespeichert. Die benötigte Größe des Wärmespeichers hängt davon ab, ob neben der Warmwasserbereitung auch eine solare Heizungsunterstützung geplant ist.
  • Steht während der Nacht oder während Schlechtwetterperioden keine ausreichende Wärme aus der Solarthermie oder dem Speicher zur Verfügung, übernimmt der Gas-Brennwertkessel die gesamte Wärmeversorgung – bedarfsgerecht und modulierend.

 

Innovativ heizen und kühlen mit der Gaswärmepumpe

Gaswärmepumpen kombinieren sparsame und umweltschonende Erdgastechnologie mit der Nutzung von Umweltwärme aus Sonne, Luft, Abwärme, Wasser oder Erde. Sie wandeln die prinzipiell unendlich verfügbare Wärme aus der Umwelt in Heizwärme oder auch Kälte um und zeichnen sich durch ihren sparsamen Energieverbrauch und die Einbindung Erneuerbarer Energien aus. 

Entsprechend dem technischen Prinzip unterscheidet man Kompressions- und Sorptionswärmepumpen. Sorptionswärmepumpen werden weiterhin in Adsorptions- und Absorptionswärmepumpen unterteilt.

Motorische Gaswärmepumpen

Kompressionswärmepumpen mit Verbrennungsmotor arbeiten wie Elektro-Wärmepumpen, der Verdichter ist jedoch brennstoffbetrieben. Zusätzlich wird die Abwärme des Motors und der Abgase zur Wärmebereitstellung genutzt.

Adsorptions-Wärmepumpe

Adsorptions-Wärmepumpen machen sich die physikalischen Eigenschaften des Minerals Zeolith zu eigen: Zeolith bindet („adsorbiert“) Wasserdampf und saugt sich wie ein Schwamm voll. Dabei entsteht Wärme, die an das Heizsystem abgeführt wird. Der Sorptionsprozess einer Adsorptions-Gaswärmepumpe ist ein zyklischer Prozess, er durchläuft zwei Phasen: die Desorptionsphase und die Adsorptionsphase. Adsorptions-Wärmepumpen sind im Leistungsbereich von 10 kW und 15 kW marktverfügbar und eignen sich damit für den Einsatz in kleineren Gewerbeobjekten. Die Geräte sind für die Wärmequellen Solarthermie und Erdwärme konzipiert.

Absorptions-Wärmepumpe

Bei einer Absorptions-Wärmepumpe wird das durch Umweltwärme verdampfte Kältemittel in einer Lösung  (z. B. Ammoniak/Wasser oder Wasser/Lithiumbromid)  aufgenommen/absorbiert. Absorptions-Wärmepumpen werden derzeit als Einzelgeräte im Leistungsbereich bis zu 40 kW für die Wärmequellen Luft und Erdwärme bzw. Grundwasser angeboten. Die Geräte können kaskadiert oder mit einem Gas-Brennwertkessel kombiniert werden, so ist ein Einsatz auch bei größeren Heizlasten möglich. Die Aufstellung der Luft-Wärmepumpe erfolgt außerhalb des Gebäudes, mit Wärmequelle Erdwärme oder Grundwasser ist eine Aufstellung sowohl innen als auch außen möglich. 

Gas-Hybridheizungen: Wärmeerzeugung aus Erdgas und Erneuerbarer Energie

Gas-Hybridheizungen kombinieren Gas-Heizung mit mSolarthermie, einer Wärmepumpe oder Biomasse über eine gemeinsame Steuerung. Die intelligente Steuerung optimiert das Zusammenspiel der Wärmeerzeugungseinheiten hinsichtlich Effizienz und Wirtschaftlichkeit. Die intelligente Steuerung errechnet auf Basis der vom Hersteller bzw. vom Anlagenbetreiber gemachten Vorgaben (z. B. Preisverhältnis von Gas und Strom) den Bivalenzpunkt. In der Regel liegt dieser Punkt bei der Hybridheizung mit Luft / Wasser-Wärmepumpe im Bereich zwischen 3 °C und 6 °C Außentemperatur.

  • Diese Gas-Hybridlösung besteht aus drei Komponenten: einer Gas-Brennwerttherme, einer Luft / Wasser-Wärmepumpe und einer intelligenten Steuerungseinheit. Hybridheizungen werden als Kombigerät oder in getrennten Modulen angeboten.
  • Das Brennwertgerät nutzt Erdgas als Energieträger und arbeitet aufgrund der zusätzlichen Nutzung der in den Abgasen sowie im Wasserdampf enthaltenen Kondensationswärme sehr effizient.
  • Die Luft/Wasser-Wärmepumpe integriert Umweltwärme und erzeugt aus 1 Kilowattstunde (kWh) Strom in der Regel über 3 kWh Heizenergie.
  • Die intelligente Steuerung vergleicht ständig die Effizienz von Brennwertheizung und Wärmepumpe und wählt jeweils die aktuell kostengünstigere oder emissionsärmere Technologie aus.
  • Drei Betriebsweisen sind möglich:
    - Im CO2- bzw. energetisch optimierten Betrieb wird möglichst viel Kohlendioxid eingespart.
    - Beim kostenoptimierten Betrieb wird das Modul mit dem aktuell günstigeren Energieträger genutzt.
    - Bei der temperaturgeregelten Betriebsart arbeitet je nach Außentemperatur das Brennwertgerät oder die Wärmepumpe.

 

Blockheizkraftwerke in Industrie und Gewerbe

Blockheizkraftwerke (BHKW), wie auch Strom erzeugende Heizungen, arbeiten nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Sie kommen in Gewerbebetrieben, Krankenhäusern oder auch in Wohnsiedlungen zum Einsatz. In einem Objekt versorgen sie die Unternehmensräume mit Wärme und Strom gleichzeitig. Wärme und Strom können direkt vor Ort genutzt werden; überschüssig erzeugter Strom wird in das lokale Netz eingespeist und vergütet. Die Energieerzeugung in einem BHKW ist wesentlich effizienter als die getrennte Erzeugung von Wärme und Strom in Großkraftwerken.

Die  Auslegung und der Betrieb von KWK-Anlagen erfolgen i. d. R. nach dem Wärmebedarf. Der Einsatz einer KWK-Anlage ist so immer dann sinnvoll, wenn ganzjährig ein Wärme- und Strombedarf besteht. Die erzeugte Wärme kann sowohl für Heizung und Warmwasser-bereitung als auch für gewerbliche Prozesse verwendet werden.

 

BHKWs sind wirtschaftlich im hohen Lastbereich

Bei einer hohen jährlichen Betriebsstundenzahl im hohen Lastbereich arbeitet ein BHKW besonders wirtschaftlich. Als typisch für einen Gewerbebetrieb gelten ca. 4.000 Volllaststunden im Jahr. BHKW werden mit einem Pufferspeicher kombiniert, der die produzierte Wärme für eine spätere Verwendung zwischenspeichert. Ein BHKW kann in Kombination mit einer Absorptionskältemaschine auch Kälte für die Klimatisierung bereitstellen.

Förderungen für die Umrüstung auf ein BHKW werden über das KWK-Gesetz geregelt. Die Anträge dazu werden beim BAFA Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle gestellt. 

Brennstoffzelle: Modernste Technik im Gewerbe

Eine Technologie von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen sind Heizgeräte auf Brennstoffzellenbasis. Bei diesen wird der eingesetzte Brennstoff elektrochemisch in Energie umgewandelt. Für den Umwandlungsprozess (Reformierung) ist Wasserstoff notwendig, der aus Erdgas und/oder ins Erdgasnetz eingespeistem Bio-Erdgas gewonnen wird.

Derzeit werden in Heizgeräten PEM-Brennstoffzellen (Proton Exchange Membrane) oder SO-Brennstoffzellen (Solid Oxid) eingesetzt:
 

  • PEM-Brennstoffzelle
    Niedertemperatur-Brennstoffzelle mit einer Arbeitstemperatur zwischen 60 °C und
    90 °C, bei dieser Brennstoffzelle ist ein Reformer für die externe Brenngasaufbereitung erforderlich.
  • SO-Brennstoffzelle
    Festoxid-Brennstoffzelle mit einer Arbeitstemperatur von 900 °C bis 1.000 °C (Hochtemperatur-Brennstoffzelle), das Brenngas kann innerhalb der Brennstoffzelle reformiert werden.

 

Marktverfügbare Brennstoffzellengeräte haben eine elektrische Leistung von 0,3 kWel bis 2,5 kWel und eine thermische Leistung von 0,6 kWth bis 2,0 kWth. In Kombination mit einem Gas-Brennwertkessel sind sie sowohl bei Neubau als auch bei Modernisierung von gewerblichen Objekten geeignet. Die elektrischen Wirkungsgrade der Geräte liegen bei 30 % bis 40 %, Einzelgeräte erreichen bis 60 %. Der elektrische Wirkungsgrad unterliegt über der Betriebsdauer einer gewissen Degradation, die Nutzungsdauer des Brennstoffzellenstacks wird von den Herstellern daher zum Teil in Abhängigkeit vom verbleibenden elektrischen Wirkungsgrad angegeben.

Förderung für Gasheizungen

Für viele moderne Gasheizungen, für Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, für den Einsatz von Erneuerbaren Energien und für die Energieberatung gibt es staatliche Förderungen von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) und dem Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA). Eine Übersicht von Förderprogrammen für die Umstellung auf Erdgas finden Sie z.B. auf co2online.de

Waren diese Informationen hilfereich?

Erdgas-Heiztechologien im Überblick

Der BDEW hat zu den Erdgas-Heiztechnologien Factsheets entwickelt, die alle wesentlichen Informationen zu den einzelnen Systemen kompakt und anschaulich darstellen. Diese Infobögen können Sie hier herunterladen.

Brennwert: Stand der Technik

Brennwert: Stand der Technik |  ( Datei / 0.00 B)

Erdgas-Brennwertheizungen arbeiten besonders effizient und energiesparend, da sie die bei der Verbrennung entstehende Abgaswärme zusaätzlich nutzbar machen. Erfahren Sie mehr zum Funktionsprinzip und den Einsatzmöglichkeiten.

Erdgas mit Solar kombinieren

Erdgas mit Solar kombinieren |  ( Datei / 0.00 B)

Erdgas-Brennwerttechnik und Solarthermie sind eine besonders sparsame Kombination, denn mit Erdgas wird ein umweltschonender und effizienter Brennstoff genutzt. Erfahren Sie mehr zu Wirtschaftlichkeit und Kosten.

Gas-Hybridheizung

Gas-Hybridheizung |  ( Datei / 0.00 B)

Kombigeräte vereinen die Vorteile einer Erdgas-Brennwertheizung und einer Luft-/Wasser-Wärmepumpe und optimiert das Zusammenspiel hinsichtlich Effizienz und Wirtschaftlichkeit. Erfahren Sie mehr zur Hybridheizung.