Wärme & Strom

Im Klimaschutzszenario dominiert die Wärmepumpe mit 3.800 kWh p.P. die Energieversorgung für ein weitestgehend Klimaneutrales Königstein im Jahr 2045.

Luft-Wärmepumpen stellen ca. die dreifache Energiemenge des eingesetzten Stroms als Wärme zur Verfügung, die der Außenluft entzogen wird. Damit gleichen sie den Wärmeverlust über die Gebäudehülle aus. Bei einem geringeren energetischen Standard der Gebäude ist ein anteilig höherer Stromeinsatz notwendig, weshalb auch die energetische Sanierung eine zentrale Rolle für eine nachhaltige Wärmeversorgung einnimmt.

Zusammen mit der Nutzung effizienterer Haushaltsgeräte steigt damit der Haushaltsstrombedarf nur um knapp 600 kWh p.P. an, während Wärmepumpen für die Haushalte 2.900 kWh p.P. Wärme bereitstellen.

Besteht die Möglichkeit Erdwärme zu nutzen (z.B. mit Erdkollektoren, Erdwärmekörben, Erdsonden oder Schluckbrunnen) kann der Stromeinsatz noch geringer ausfallen.

In bestimmten Fällen kann es sinnvoller sein direkt mit Strom zu heizen. Dies ist im Wesentlichen die Bereitstellung von Prozesswärme, welche den Wirtschaftsstrombedarf um 1.300 kWh p.P. steigen lässt. Mit knapp 60 kWh p.P. wird der vermehrte Einsatz z.B. von Heizstäben in Pufferspeichern oder von IR-Heizungen einen eher kleinen Anteil an der Steigerung des Haushaltsstrombedarfs haben.

Insbesondere in Bereichen mit hoher Bevölkerungsdichte und Beschränkungen für die Dämmung (z.B. durch Denkmalschutz) ist das Potential für klassische Nah-Wärmenetze, die von einer Kraft-Wärmekopplungs-Anlage (KWK) versorgt werden hoch. 

Im vorliegenden Klimaschutzszenario werden bis 2030 11% und bis 2045 18% der Haushalte an ein Wärmenetz angeschlossen, wobei bereits 2035 die maximale Liefermenge von ca. 1.500 kWh pro Person und Jahr (bezogen auf Gesamtbevölkerung) erreicht werden sollte. Die Grundlage für eine solche Entwicklung bildet die kommunale Wärmeplanung. Diese wird das Wärmeszenario konkretisieren und ist auch wichtig für einen adäquaten Netzausbau. Dabei sollten auch inzwischen deutschlandweit vorhandene Erfahrungen mit passiven („kalten“) Wärmenetzen berücksichtigt werden, da diese ohne besonders knappe Ressourcen an grünem Wasserstoff, Biogas oder anderen Biomasseformen auskommen.

Mit 800 kWh p.P. kann Solarthermie einen Beitrag zur Deckung des Warmwasserbedarf (z.B. Duschen, Waschen…) leisten. Dabei wandeln Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren Sonnenstrahlung direkt in Wärme um. Da im Winter am wenigsten Sonne zur Verfügung steht, wären für einen wesentlichen Beitrag zur Raumwärmeheizung Saisonalspeicher nötig.

Anders sieht das bei Photovoltaik-Thermischen (PVT) Modulen aus, die inzwischen eine gewisse Marktreife erreicht haben. Diese können auch eine platzsparende und absolut stille Alternative zum Luftwärmetauscher (dem "Außengerät") von Wärmepumpen und zur Regeneration von Erdwärmekollektoren eingesetzt werden. Ein gutes Beispiel ist das Rathaus in Offenbach an der Queich.

Ist mit 600 kWh p. P. die kleinste regenerative Energiequelle für Königstein. Denn der überregionale Markt an nachhaltig erzeugten Pellets und Brennholz ist schon heute ausgelastet und anfallende Bio-Reststoffe werden beim Rhein-Main-Deponiepark (Flörsheim-Wicker und Brandholz) schon energetisch verwertet. Daher stellt sich die Frage ob z.B. Grünschnitt-Pyrolyse-Anlagen für die Wärmeplanung in Königstein relevant werden könnten.

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Bei einem mittleren Kraftstoffverbrauch von 4.500 kWh p.P. im Jahr 2020, der bis 2045 durch einen Stromverbrauch von 1.000 kWh p.P. abgelöst sein soll, könnte man sich fragen, ob damit eine Einschränkung der Mobilität verbunden ist. 

Tatsächlich geht das Klimaschutzszenario von einer konstanten Verkehrsleistung pro Person aus. Der Schlüssel liegt in der Effizienz des Elektroantriebs und einer Verbesserung des öffentlichen Verkehrs. Konventionelle Kraftstoffe verpuffen mehr Wärme als das sie für Antrieb sorgen – gerade im bergigen Terrain. 

Was beim Klimaschutzszenario bislang nicht berücksichtigt wurde: Da Autos in der Regel nur 10% der Zeit unterwegs sind, können sie die meiste Zeit mit ihrem Akku (der meist größer ist als ein Heimspeicher) die Fluktuationen der erneuerbaren Energiequellen ausgleichen. Energiemanagement Geräte, die automatisch den eigenen PV-Strom und dynamische Netzstromtarife* (aktuell zw. 20 Ct/kWh Nachmittags und 36 Ct/kWh spät abends)  optimal nutzen sind daher essenziell für eine zukunftsfähige Energieversorgung. Das funktioniert teilweise schon mit konventionellen Wallboxen und besser noch mit bidirektionalen Wallboxen, deren Markthochlauf in den nächsten Jahren bevorsteht.

Photovoltaikmodulen (PV) auf den Dächern der Königsteiner Gebäude sind mit 3.700 kWh p.P. als größte Stromquelle im Klimaschutzszenario eingerechnet, wobei 95 % der geeigneten Dachflächen genutzt wird. Zudem sind neue Module effizienter und werden auch an Balkonen und Fassaden eingesetzt.
Den aktuellen Fortschritt können Sie live auf unserer Solarenergie-Seite verfolgen.

Größere PV-Anlagen könnten auf „Freiflächen“ (FF) zum Einsatz kommen. Klassischerweise spricht man von Freiflächen-PV, wenn die Module auf einer Wiese stehen, die auch noch als Weide verwendet werden und ein positiver Beitrag zur Biodiversität sein kann. 

Von Agri-PV spricht man, wenn die Fläche zusätzlich landwirtschaftlich genutzt und mit Traktor bearbeitet wird. Dafür gibt es drei Bauweisen: Bei der senkrechten Aufständerung bilden die PV-Module Zäune, bei der hohen Aufständerung ein Dach, was dann auch dem Hagelschutz dient und bei sogenannten "Trackern" richten sich die PV-Module nach der Sonne aus und können bei der Feldbearbeitung Platz machen. 

Hier wird das Potenzial auf ca. 1.900 kWh p.P. eingeschätzt, wobei aufgrund diverser Unwägbarkeiten im Klimaschutzszenario nur 900 kWh p.P. im Jahr 2045 angesetzt sind. Zur Beteiligung der Bürgerschaft an solchen Projekten wäre die Bürgerenergie Hochtaunus der naheliegendste Partner. Einen Beitrag könnten auch PV-Anlagen an Verkehrslächen liefern, z.B. als Parkplatzüberdachung.

Bei Kraft-Wärmekopplungs-Anlagen wird ein Energieträger (z.B. Gas oder Biomasse) mit einem Motor oder einer Brennstoffzelle zur Stromerzeugung eingesetzt und die dabei entstehende Abwärme zur Wärmeversorgung (z.B. über ein Wärmenetz) genutzt. Mit knapp 700 kWh p.P. im Jahr 2045 hätte dies den geringsten Anteil an der lokalen Stromproduktion. Doch gerade durch seine höhere Erzeugung in der Heizperiode ist dieser Beitrag nicht zu verachten. Eine Steigerung des Beitrags ist vor allem wegen der Kosten für den eingesetzten Energieträger problematisch, denn klimaneutraler Wasserstoff muss erst verlustbehaftet aus erneuerbarem Strom hergestellt werden. Bei anderen Energieträgern sind die Verluste noch größer. 

Eine deutlich höhere lokale Stromproduktion im Winter und zudem die günstigste Energieform überhaupt wäre mit Windkraftanlagen zu erreichen (Microwindräder dagegen können hier keinen signifikanten Beitrag leisten). Das Windenergie-Potential im Königsteiner Außenbereich wird auf 2.400 kWh p.P. geschätzt.