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.

Bei Gas-Brennwertkesseln fällt leicht saures Kondenswasser an, das abgeleitet werden muss. Entsprechend dem  Arbeitsblatt DWA-A 251 muss dabei eine ausreichende Vermischung der Kondensate mit sonstigem Abwasser aus Gebäuden, die zum Wohnen oder vergleichbaren Zwecken dienen, erfolgen. Dies ist gegeben, wenn mindestens das 20-fache Volumen der zu erwartenden Kondensatmenge anfällt. Bei gleichzeitiger gewerblicher Nutzung und Wohnungsnutzung wird nachfolgend in Abhängigkeit von der Kesselbelastung die Mindestanzahl an vorhandenen Wohnungen angegeben.

 

Bei Büros erfolgt die Angabe in Abhängigkeit von der Anzahl der Beschäftigten. Für andere gewerbliche Nutzungen werden im Arbeitsblatt spezifische Frischwasserverbräuche angegeben. Bei nicht ausreichender Durchmischung oder einer Feuerungsleistung > 200 kW  ist eine Neutralisation des in die Kanalisation einzuleitenden Kondensats erforderlich. Neutralisationseinrichtungen werden in den Ablauf der Brennwertanlagen eingebaut und sind üblicherweise mit basischen mineralischen Granulaten gefüllt. Die Verbrennungsluftzufuhr kann sowohl raumluftabhängig als auch raumluftunabhängig mit einem Luft-Abgassystem oder einer separaten Zuluftleitung erfolgen. Infolge der niedrigen Abgastemperaturen ist die Abgasführung ventilatorgestützt. Weiterführende Ausführungen zu den Abgassystemen erfolgen im Handbuch "Heizung im Gewerbe" im Abschnit 3.8.

 

 

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.

 

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: günstige Wärme aus Luft und Gas

Bei Hybridheizungen erfolgt die Wärmebereitstellung durch mehrere Wärmeerzeuger. Verbreitet sind Lösungen mit Erdgas in einem Gas-Brennwertkessel und die Wärmeerzeugung aus Strom mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe. Sie werden als Kombigeräte für den Einfamilienhausbereich oder in getrennten Modulen mit größeren Leistungen z. B. für Gewerbeobjekte angeboten. Der Bivalenzpunkt, bei dem der Wärmeerzeuger wechselt, wird in Abhängigkeit von der gewählten Betriebsweise und den vom Anlagenbetreiber gemachten Vorgaben (z. B. Preisverhältnis von Gas und Strom) ermittelt. In der Regel liegt der Bivalenzpunkt bei einer Außentemperatur zwischen 3 °C  und 6 °C. 



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.

Erdgas-Heiztechologien im Überblick

Der BDEW hat zu allen 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.

Dezentrale Energieversorgung

Dezentrale Energieversorgung |  ( Datei / 0.00 B)

Die Strom erzeugende Heizung arbeitet nach dem KWK-Prinzip. Es wird nur einmal Energie aufgewendet, um Wärme und Strom zu erzeugen. Erfahren Sie, ob die Strom erzeugende Heizung auch für Sie in Frage kommt.

Gaswärmepumpe

Gaswärmepumpe |  ( Datei / 0.00 B)

Gaswärmepumpen kombinieren sparsame und umweltschonende Erdgas-Brennwerttechnik mit der Nutzung von Umweltwärme aus Sonne, Luft, Wasser oder Erde. Erfahren Sie hier mehr über die innovative Gaswärmepumpe.

Erdgas-Brennstoffzelle

Erdgas-Brennstoffzelle |  ( Datei / 0.00 B)

Die Brennstoffzelle nutzt den Wasserstoff aus Erdgas für die Energieversorgung. Über die sogenannte kalte Verbrennung erzeugt die Brennstoffzelle gleichzeitig Wärme und Strom. Erfahren Sie mehr zur künftigen Energieversorgung.

Erdgas-Hybridheizung

Erdgas-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.