Wärme, Strom und Elektromobilität flexibel vernetzt aus einer Hand

In Lupburg mag man energetisch kurze Wege

Das Geld für die Energierechnung sollte in der Region bleiben. Hohe lokale Wertschöpfung war das Ziel, als sich Bürgermeister und Einwohner im oberpfälzischen Lupburg ans Planen machten. Erreicht wird das durch eine gute Vernetzung von Strom-, Wärme- und Verkehrssektor. Die Marktgemeinde mit ihrer mittelalterlichen Burganlage hat bereits begonnen, die Infrastruktur für die Zukunft unseres Energiesystems aufzubauen.

Auf einen Blick

Warum ist das ein gutes Beispiel für das notwendige Update unserer Energieversorgung?

Mehrere modular sich ergänzende Bioenergieträger sorgen für eine erneuerbare Wärmeversorgung, die durch Kraft-Wärme-Kopplung, solaren Eigenverbrauch und Power-to-Heat mit dem Stromsektor verbunden ist.

Gründung/Inbetriebnahme: 2014-2018

So werden Erneuerbare Energien genutzt:

Erneuerbare-Energien-Anlagen:
1 Holzgas-BHKW (180 kWel, 270 kWth),
3 Holzheizwerke (je 160 kWth),
1 Photovoltaik-Anlage (30 kW),
zusätzlich 2 Holzheizwerke (voraussichtlich je 360 kWth) nach Erweiterung

Erneuerbare Stromerzeugung:
1,3 Mio. kWh jährlich. Das deckt den durchschnittlichen Verbrauch von 360 Haushalten.

Erneuerbare Wärmeerzeugung:
2 Mio. kWh jährlich. Das deckt den durchschnittlichen Verbrauch von 90 Haushalten.

Erneuerbare Mobilität:
Elektrofahrzeug-Ladestation in Vorbereitung

So trägt die Anlage zum Update bei:

  1. Flexibilität
    • Flexible Fahrpläne: saisonal, Wochen-/Tagesfahrplan
    • Regelenergie: SRL, MRL –
    • Koppelung: Strom/Wärme, Strom/Mobilität
  2. Netze
    • Stabilisierung Stromnetz: Regelenergie, Eigenverbrauch
    • Nutzung eines Wärmenetzes: 5,2 km, 100 Abnehmer,
    • Erweiterung um 1,5 km und 150-200 Abnehmer in Vorbereitung
  3. Speicher
    • Stromspeicher: Batterie (12 kWh)
    • Wärmespeicher: 40 m3 mit Power-to-Heat-Anlage (183 kW), Wärmenetz
  4. Marktintegration
    • Vermarktung von Strom: Reaktion auf Strombörsenpreis, regionaler Stromtarif
    • Vermarktung von Wärme: lokaler Wärmetarif
    • Vermarktung für Mobilität: erneuerbare Elektromobilität, Ladestation in Vorbereitung

Wie es dazu kam

Lupburg kann stolz sein auf seine mittelalterliche Burg und seinen historischen Ortskern mit Häusern aus dem 16. Jahrhundert. Vormodern war allerdings in vielen Gebäuden auch die Wärmeversorgung. Bei einer Untersuchung von 120 Haushalten im Jahr 2013 waren 85 Prozent mit mindestens 18 Jahre alten Erdölheizungen ausgestattet. Obwohl deutlich effizientere Technologien bereit standen und die Heizkostenrechnung stieg, fehlte bei vielen Verbrauchern noch der Impuls zur Modernisierung.

Historisch ist nicht nur der Ortskern von Lupburg. Auch die Erdölheizungen vieler Haushalte waren völlig veraltet. Quelle: Dalibri/Wikimedia

Der damalige Erste Bürgermeister Alfred Meier ergriff anlässlich der Ausweisung eines kleinen Neubaugebiets die Initiative und prüfte mit Verwaltung und engagierten Bürgerinnen und Bürgern Möglichkeiten einer erneuerbaren Wärmeversorgung. Schnell wurde deutlich, dass es sinnvoll ist, eine räumlich größere Lösung anzustreben. Angesichts des Modernisierungsstaus in vielen Haushalten mit veralteter Heizungsanlage gab es ein großes Interesse von Bürgerinnen und Bürgern für den Anschluss an ein Wärmenetz. Einigkeit herrschte im Rathaus und in der Bürgerschaft, dass man sich möglichst erneuerbar mit regionalen Rohstoffen versorgen wolle. Der damalige stellvertretende Bürgermeister Manfred Hauser ging mit von Tür zu Tür, um die Lupburgerinnen und Lupburger vom Anschluss an das Wärmenetz zu überzeugen. Nachdem Alfred Meier überraschend starb, übernahm er das Bürgermeisteramt und trieb das Projekt weiter voran.

Manfred Hauser ging als Bürgermeister von Tür zu Tür, um seine Mitbürger vom erneuerbaren Wärmenetz zu überzeugen. Quelle: Marktgemeinde Lupburg

Mit dem grünen Energieversorger Naturstrom fand die Gemeinde einen Partner für die Planung und den Betrieb eines Nahwärmenetzes. Thilo Jungkunz, der als Geschäftsbereichsleiter bei Naturstrom für das Projekt verantwortlich ist, macht deutlich, dass von Beginn an eine ganzheitliche Quartierslösung das Ziel war – und nicht allein der Verkauf von günstiger Wärme. Das Projekt war darauf ausgelegt, Infrastrukturen für Wärme, Strom und Kommunikation zu vernetzen. Lupburg sollte für zukünftiges Wachstum fit gemacht werden – wachsende Anteile der Erneuerbaren Energien wie auch wachsende Wohngebiete.

„Man muss unbedingt ganzheitlich denken.“

Thilo Jungkunz, Geschäftsbereichsleiter bei der Naturstrom AG

Was hier passiert

Wärme und Strom werden in Lupburg bedarfsgerecht mit heimischer Holzenergie und der Kraft der Sonne erzeugt, clever verteilt und gespeichert. Nur wenige Monate nach der Initiative von Bürgermeister Alfred Meier konnte im Oktober 2014 ein erster Abschnitt des Wärmenetzes in Betrieb genommen werden. Es versorgt Anfang 2017 insgesamt 85 Haushalte, die Grundschule, die Mehrzweckhalle, das Feuerwehrgebäude und den gemeindlichen Bauhof.

Im Heizhaus, dem Herzstück des Nahwärmenetzes, halten die Heizkessel, die mit Holzhackschnitzel befeuert werden, zusammen mit einem HolzgasBlockheizkraftwerk (BHKW) und einem Pufferspeicher stets ausreichend Wärme bereit. Das Holzgas-BHKW mit 270 Kilowatt thermischer und 180 Kilowatt elektrischer Leistung deckt dabei die Grundlast der Wärmeabnehmer.

Holzgas wird durch das Verschwelen von Holzpellets unter Luftausschluss gewonnen. Statt Holz direkt zu verbrennen, entsteht so ein energiereiches Gasgemisch. Es lässt sich besonders flexibel und hocheffizient in dem BHKW verbrennen. Mit dem BHKW-Motor wird Strom erzeugt, der ins lokale Stromnetz eingespeist wird. Die bei der Verbrennung im BHKW entstehende Abwärme fließt über das Wärmenetz zu den angeschlossenen Gebäuden.

Das Heizhaus steht am Ortsrand, ist aber das Herzstück. In unmittelbarer Nähe entsteht bis 2019 ein Neubaugebiet. Quelle: Naturstrom AG

Für das BHKW entwickelt Naturstrom einen stundengenauen Fahrplan. Je nach Wetter und erwartetem Wärmebedarf wird das Holzgas-BHKW herauf- oder heruntergefahren. Für die Mittellast sorgen drei Hackschnitzel-Kessel mit einer thermischen Leistung von je 160 Kilowatt. Die Kessel können individuell hinzugeschaltet werden. Sie gewährleisten damit, dass jederzeit eine ausreichende Menge Wärme produziert wird.

Durch das „Backup“ der drei Hackschnitzel-Kessel kann Naturstrom neben dem Wärmebedarf in Lupburg auch die Strombörsenpreise im fernen Leipzig berücksichtigen. Während Niedrigpreisphasen wird das Holzgas-BHKW gegebenenfalls auch für einige Stunden ganz abgeschaltet.

Die Strom- und Wärmeerzeugung kann in Lupburg besonders flexibel organisiert werden, weil auch eine Power-to-Heat-Anlage mit 183 Kilowatt thermischer Leistung integriert wurde. Diese kann bei Bedarf Strom, der im BHKW erzeugt wird, mit einem elektrischen Heizstab in zusätzliche Wärme umwandeln. So lässt sich die Einspeisung in das Stromnetz flexibel verringern, falls der Netzbetreiber beispielsweise die Leitungen bereits durch Solar- oder Windstrom belegt sieht. Die Power-to-Heat-Anlage kann auch Regelenergie bereitstellen, um nach Aufforderung durch den Übertragungsnetzbetreiber durch eine kurzfristige Entnahme von Strom zur Stabilisierung der Netzfrequenz beizutragen.

Das Update für unser Energiesystem

Ob Sonne, Wind oder Wasser, Biomasse oder Erdwärme: Die Potenziale Erneuerbarer Energien sind praktisch überall direkt vor Ort zu nutzen. Das Energiesystem der Zukunft wird daher maßgeblich von einer Vielzahl kleiner, dezentraler Anlagen geprägt sein. In Lupburg ist schon heute nachvollziehbar, wie diese dezentralen Einheiten anfangen, sich untereinander und mit ihren Verbrauchern zu vernetzen. Schließlich muss bei Wegfall der fossilen Heizungen und Kraftwerke rund um die Uhr zu allen Jahreszeiten eine bedarfsgerechte Energieversorgung gewährleistet werden.

Wenn der Strom ausfällt, droht schließlich auch die Wärmeversorgung zusammenzubrechen. Ohne elektrisch betriebene Pumpen und Steuerungstechnik kann die Wärme nicht die Verbraucher erreichen. Darum ist auf dem Dach des Heizhauses eine Photovoltaik-Anlage installiert, die den Strombedarf des Wärmenetzes abdeckt. Auch nachts und bei verhangenem Himmel ist das kein Problem, da der überschüssige Solarstrom in einer Batterie gespeichert wird.

Mit den sinkenden Batteriekosten werden auch Elektrofahrzeuge immer attraktiver. Diese rollenden Speicher können für die Stabilität des Stromnetzes in Zukunft von großem Wert sein. Schließlich parken die meisten Fahrzeuge statistisch während 23 von 24 Stunden am Tag. Sind ihre Batterien dann ans Stromnetz angeschlossen, können diese wie ein Puffer wirken. Im Sommer 2017 bereitet Naturstrom darum am Heizhaus die Einrichtung einer Ladestation für Elektrofahrzeuge vor. Wenn im Laufe der 2020er Jahre eine relevante Anzahl von E-Autos auf den Straßen von Lupburg unterwegs sind, könnten diese über die Ladeinfrastruktur genau dann erneuerbaren Strom aus dem Netz laden, wenn andere Verbraucher keinen Bedarf haben. Das verspricht Einsparungen beim Netzausbau und den Kosten für Verbraucher.

Video: So haben die Lupburger ihre Wärmeversorgung in die Hand genommen. Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (AEE)

Thilo Jungkunz hat ein klares Leitbild: Bürgerinnen und Bürger sollen je nach Bedarf den Strom und die Wärme unmittelbar aus ihrer Nachbarschaft beziehen können. Während die direkte Nachbarschaftsversorgung bei der Wärme schon funktioniert, ist es beim Strom noch eine Herausforderung. Dass die Stromverbraucher über das Netz mit den vielen erneuerbaren Kraftwerken interagieren, ist momentan in Lupburg noch nicht möglich. Bessere regulatorische Rahmenbedingungen vorausgesetzt, sind intelligente Stromnetze aber nicht unrealistisch. Sie könnten Verbrauchern ein Signal geben, beispielsweise bei einem Überangebot besonders günstigen Strom abzunehmen. Die Power-to-Heat-Anlage ermöglicht es außerdem, erneuerbaren Strom statt ins Stromnetz einzuspeisen, ins Wärmenetz zu „verschieben“.

Wie es sich rechnet

Strom und Wärme aus der Nachbarschaft, dahinter steckt in Lupburg mehr als nur eine originelle Marketingidee. Mit dem Energiesystem der kurzen Wege werden überschaubare Infrastrukturen aufgebaut. Holzhackschnitzel und Holzpellets als nachwachsende Rohstoffe stammen aus der Forstwirtschaft in der näheren Umgebung von Lupburg. Die regionale Verankerung schafft eine höhere Versorgungssicherheit bei planbarer Kostenentwicklung. So können langfristig stabilere Wärmepreise geboten werden, während die teure Abhängigkeit von fossilen Brennstoffimporten sinkt. Rund 220.000 Liter Heizöl sparen jährlich allein die in der ersten Stufe ans Wärmenetz angeschlossenen 90 Abnehmer.

Da für viele Lupburger als Alternative auch ein Anschluss an das Erdgasnetz möglich ist, war es wichtig, den Kostenvorteil über die gesamte Lebensdauer zu vermitteln. „Denn schaut man nur auf den Arbeitspreis, wirkt Erdgas scheinbar günstiger als der Anschluss an das Nahwärmenetz“, meint Jungkunz.

„Unsere Argumente von der Unabhängigkeit von Energieimporten, dem verlässlichen Wärmepreis, der Enkeltauglichkeit Erneuerbarer Energien und auch von einer höheren Wertschöpfung vor Ort haben überzeugt.“

Manfred Hauser, Bürgermeister der Marktgemeinde Lupburg

Insgesamt 2,6 Millionen Euro wurden bis 2017 in das Wärmenetz und die Erneuerbare-Energien-Anlagen investiert. Das Holzgas-BHKW (0,5 Millionen Euro Investitionskosten) refinanziert sich über die Erlöse aus der Direktvermarktung des Stroms im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) sowie durch den Wärmeverkauf. Die noch relativ neue Technologie konnte zudem auf eine Förderung des Freistaats Bayern zurückgreifen. Ansonsten amortisiert sich das Projekt vor allem über den Wärmeverkauf. Die Bereitstellung negativer Regelenergie durch die Power-to-Heat-Anlage zahlt sich bisher wegen der gesunkenen Regelenergiepreise allerdings kaum aus.

Der elektrische Heizstab der Power-to-Heat-Anlage kann mit Strom den Wärmespeicher erhitzen und damit negative Regelenergie anbieten. Quelle: Naturstrom AG

Thilo Jungkunz würde gern auch schon heute den Strom aus dem Lupburger Anlagenpark an die Lupburger weiterleiten. Den Bezug von Ökostrom bietet die Naturstrom-Tochter Grünstromwerk den Anrainern vor Ort an. Mit dem Regionalstrom-Tarif Lupburg profitieren die Anwohnerinnen und Anwohner unmittelbar vom Ausbau Erneuerbarer Energien in der Region.

Wie es weitergeht

Lupburg wird zusammen mit der Nachbarstadt Parsberg und in Kooperation mit der Technischen Hochschule Deggendorf, beziehungsweise der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg, Standort eines Technology-Campus, dessen Inbetriebnahme im Jahre 2019 beabsichtigt ist. Auch aus diesem Grund ist die Ausweisung weiterer Wohngebiete geplant. So wird im ersten Schritt vermutlich 2018 ein großes Neubaugebiet geschaffen. In diesem Zuge werden 40 zusätzliche Anschlüsse ans Wärmenetz erwartet. Um die dann steigende Wärmenachfrage abdecken zu können, plant Thilo Jungkunz zwei weitere Holzpellet- und Holzhackschnitzelkessel zu ergänzen.

Für die Zukunft kann er sich auch einen direkten Verkauf des Stroms vor Ort vorstellen. Mit einer Stromleitung würden dann größere Abnehmer wie ein neuer Hochschulcampus bedarfsgerecht versorgt. Damit ließe sich eine überregionale Durchleitung des in Lupburg erzeugten Stroms verringern. Angebot und Nachfrage würden dann noch besser vor Ort ausgeglichen.

Stand: September 2017

Kontakt

Marktgemeinde Lupburg
Manfred Hauser, Erster Bürgermeister

rathaus@lupburg.de

Naturstrom AG
Thilo Jungkunz, Geschäftsbereichsleiter Dezentrale Energieversorgung

thilo.jungkunz@naturstrom.de

Weiterführende Informationen