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Vor dem Hintergrund zunehmender Wärmedämmmaßnahmen im Wohnungsbau, das heißt sinkender Heizlasten, und gleichzeitigem Bestreben nach Netzausbau und –verdichtung steht die Fernwärmeversorgung neuen Problemstellungen gegenüber. Es gilt Lösungsansätze für das Spannungsfeld niedriger Liniendichten, steigender Brennstoffpreise und der Forderung nach erneuerbaren Energien in der Wärmeversorgung zu entwickeln. Die vorliegende Arbeit untersucht in einer vergleichenden Simulationsstudie diverse Fahrweisen der Fernwärmeversorgung auf unterschiedlichen Temperaturniveaus. Befindet sich die Fernwärmevorlauftemperatur unter der aus Gründen des Legionellenschutzes notwendigen Temperatur der Trinkwassererwärmung, erfolgt eine dezentrale Nacherwärmung. Diese geschieht innerhalb der sogenannten LowEx-Fahrweise mittels elektrischen Heizstabs oder einem Wärmepumpen-Speicherladesystem mit Wärmequelle Fernwärme. Als Referenzsysteme finden die als Konventionelle-Fahrweise mit Speicherladesystem und die als Niedertemperatur-Fahrweise mit Wohnungsanschlussstation im Durchflussprinzip bezeichneten Betriebsweisen Anwendung. Neben der Senkung der Netzwärmeverluste und ggf. einer Steigerung der Erzeugungswirkungsgrade ermöglicht die LowEx-Fahrweise die dezentrale Einspeisung von Abwärme oder erneuerbaren Energien bei effizientem Betrieb der Energiebereitstellungsanlagen. Das Fernwärmenetz dient damit der gekoppelten Wärmeversorgung und auch Wärmeentsorgung. Beispielhaft wird die Abwärmeeinspeisung von Klimakälteprozessen mit sowohl Kompressionskälteanlagen als auch Absorptionskältenlagen untersucht. Anhand Solarthermie wird das Für und Wider der Einspeisung erneuerbarer Energien hinsichtlich der Senkung des Primärenergiebedarfs und der Verdrängung von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen diskutiert. Die Analysen erfolgen mit Hilfe modifizierter und neu entwickelter Modelle in der Simulationsumgebung TRNSYS-TUD.

Die Energiewende ist in aller Munde. Doch zu einfach ist der Gedanke es gehe nur um Wind, Photovoltaik und Biogas. Im Landwirtschaftsbetrieb müssen alle Energieerzeuger und –verbraucher intelligent miteinander gekoppelt und verwoben werden. Bestenfalls kann Energie – in welcher Form auch immer – an den ländlichen Raum abgegeben werden. Die vorliegende Schriftenreihe stellt reale Betriebseispiele für die Landwirtschaft vor. Interessierte Landwirte können hier Anregungen zur fossilfreien energetischen Umgestaltung ihres Betriebes finden. Redaktionsschluss: 30.09.2022

Erdwärme wird vor allem bei Ein- und Mehrfamilienhäusern zur Heizung, zur Warmwasserbereitung und zum Kühlen genutzt. Als Hauptnutzungsform von Erdwärme werden Erdwärmesonden verwendet. Die Broschüre informiert über die geltenden Gesetze und Antragsformulare und gibt Hinweise für die Planung und Umsetzung von Erdwärmesondenvorhaben. Redaktionsschluss: 16.01.2023

Optimierungen mit mehr als einer Zielgröße haben es in sich – das weiß jeder Forscher und jede Forscherin, die sich mit der Weiterentwicklung von Prozessen und Konzepten beschäftigt hat. Effizienter Klimaschutz, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit sind die Ziele, denen sich das BMU-Förderprogramm zur „Optimierung der energetischen Biomassenutzung“ (Kurztitel: „Energetische Biomassenutzung“) im Rahmen der Klimaschutzinitiative verschrieben hat. Auch wenn diese Ziele auf den ersten Blick nicht widersprüchlich erscheinen, ergeben sich doch bei näherem Hinsehen generelle Definitionsfragen (z. B. was ist ein nachhaltiges Biomassepotenzial) als auch Unwägbarkeiten, in wieweit man sich das eine im Detail vornehmen und das andere trotzdem lassen kann (z. B. bei der Betrachtung von Umwelteffekten). Und Optimierung braucht immer Messgrößen für ihre Bestimmung. Auch hier sind von generellen Fragen bis hin zur spezifischen Festlegung der Systemgrenzen ein Strauß von Einzelfragen aufgeworfen – ohne Aussicht auf zweifelsfreie und allgemeingültige Antworten. In der Summe heißt das: Der Versuch, Bewertungsmethoden zu harmonisieren und einfach und transparent möglichst vielen Forschungsvorhaben verfügbar zu machen, ist risikobehaftet, mühsam und im Ergebnis immer ein Kompromiss. Das hier vorgelegte Methodenhandbuch versteht sich als eben solcher Kompromiss: es bietet Ansatzstellen, die vielfältigen Einzelvorhaben des Programms „Energetische Biomassenutzung“ zusammen zu führen und die Anschlussfähigkeit der Bewertungsergebnisse zu verbessern. Die vorgeschlagenen Dokumentationsvorlagen und Methoden basieren dabei auf dem Stand der Wissenschaft und reichen von der Berichterstattung (wie vorgegangen wurde) bis zur detailliert benannten Berechnungsmethode. Sie beschränken sich auf ausgewählte Fragestellungen und liefern keine vollständige Nachhaltigkeitsbewertung. Es ist das Ergebnis eines vierjährigen Diskussionsprozesses, für dessen Unterstützung ich allen Programmbeteiligten danke. Wertvolle Beiträge wurden in Arbeitsgruppen und Workshops generiert, an dieser Stelle sei das Engagement der Arbeitsgruppen „Potenziale“, „Ökobilanzen“, „Thermochemische Vergasung“ und „Referenzsysteme“ besonders erwähnt. Die hier vorgelegte Fassung des Methodenhandbuchs steht nun zur Anwendung zur Verfügung und bildet mit den abgestimmten Referenzsystemen nicht zuletzt auch eine Brücke zur Gesamteinordnung der Forschungsvorhaben und des Förderprogramms in die Klimaschutzinitiative der Bundesregierung. Zweifelsohne können die dargestellten Ansätze und Berechnungsverfahren nur einen ersten Aufschlag darstellen, der sowohl wissenschaftlich als auch in der praktischen Anwendung weiter entwickelt werden kann und soll. Für diese und die weiteren Herausforderungen rund um Methodenharmonisierungen ist auch in Zukunft die konstruktive und fruchtbare Zusammenarbeit im Programm unerlässlich. Dahinter stehen unverändert das Ziel und die Notwendigkeit, die energetische Biomassenutzung Schritt für Schritt weiter zu optimieren.

Optimierungen mit mehr als einer Zielgröße haben es in sich – das weiß jeder Forscher und jede Forscherin, die sich mit der Weiterentwicklung von Prozessen und Konzepten beschäftigt hat. Reduktion der Treibhausgasemissionen und Energieeffizienz bei gleichzeitiger Versorgungssicherheit und Wettbewerbsfähigkeit sind die Ziele, denen sich das BMWi-Forschungsnetzwerk Bioenergie im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms verschrieben hat. Um diesem Zielbündel gerecht zu werden, müssen Begrifflichkeiten (z. B. was ist ein nachhaltiges Biomassepotenzial), generelle Bewertungsgrößen (z. B. für die gemeinsame Betrachtung von Treibhausgasreduktion und Energieeffizienz) als auch Erwartungen an die Detailtiefe, also was kann weggelassen werden, ohne das Gesamtergebnis zu verfälschen bzw. zu sehr zu beeinflussen (z. B. bei der Betrachtung von Umwelteffekten) im Vorfeld und projektübergreifend festgelegt werden. Und Verbesserung und Optimierung braucht immer Messgrößen für ihre Bestimmung. Auch hier sind von generellen Fragen bis hin zur spezifischen Festlegung der Systemgrenzen ein Strauß von Einzelfragen aufgeworfen – ohne Aussicht auf zweifelsfreie und allgemeingültige Antworten. In der Summe heißt das: Der Versuch, Bewertungsmethoden zu harmonisieren und einfach und transparent möglichst vielen Forschungsvorhaben verfügbar zu machen, ist risikobehaftet, mühsam und im Ergebnis immer ein Kompromiss. Das hier vorgelegte Methodenhandbuch versteht sich als eben solcher Kompromiss: es bietet Ansatzstellen, die vielfältigen Einzelvorhaben des Forschungsnetzwerkes Bioenergie zusammen zu führen und die Anschlussfähigkeit der Bewertungsergebnisse zu verbessern. Die vorgeschlagenen Dokumentationsvorlagen und Methoden basieren dabei auf dem Stand der Wissenschaft und reichen von der Berichterstattung (wie vorgegangen wurde) bis zur detailliert benannten Berechnungsmethode. Sie beschränken sich auf ausgewählte Fragestellungen und liefern keine vollständige Nachhaltigkeitsbewertung. Die nun 5. Ausgabe ist das Ergebnis eines dreijährigen Diskussionsprozesses, für dessen Unterstützung ich allen Beteiligten danke. Wertvolle Beiträge wurden in Arbeitsgruppen und Workshops des Netzwerks generiert.. Erstmals beziehen die Bewertungsansätze auch die flexible Energiebereitstellung mit in die Betrachtungen ein. Die hier vorgelegte Fassung des Methodenhandbuchs steht nun zur Anwendung zur Verfügung und bildet mit den abgestimmten Referenzsystemen nicht zuletzt auch eine Brücke zur Gesamteinordnung der Forschungsvorhaben und des Netzwerks in das Energieforschungsprogramm der Bundesregierung. Zweifelsohne können die dargestellten Ansätze und Berechnungsverfahren nur einen ersten Aufschlag darstellen, der sowohl wissenschaftlich als auch in der praktischen Anwendung weiterentwickelt werden kann und soll. Für diese und die weiteren Herausforderungen rund um Methodenharmonisierungen ist auch in Zukunft die konstruktive und fruchtbare Zusammenarbeit im Netzwerk unerlässlich. Dahinter stehen unverändert das Ziel und die Notwendigkeit, die energetische Biomassenutzung Schritt für Schritt weiter zu optimieren / It is not an easy task trying to optimise the production of bioenergy with more than one target in mind – every researcher who deals with the development of processes and ideas is well aware of this this. The reduction of greenhouse gas emissions and energy efficiency combined with security of supply and competitiveness are the goals to which the BMWi Bioenergy Research Network has committed itself within the framework of the 7th Energy Research Programme.. To meet this set of goas, concepts (e. g. what is a sustainable biomass potential), general evaluation parameters (e. g. for the joint assessment of greenhouse gas reduction and energy efficiency) as well as expectations of the level of detail, i. e. what can be omitted without distorting the overall result or influencing it too much (e. g. when considering environmental effects) must be defined in advance and across the projects. Furthermore, improvement and optimisation always requires more empirical data to determine the limits of the system. Without these pieces of information the level of uncertainty becomes even more greater making the validity of results more difficult to conclude. The implications of this is that there is a great need to provide transparency and harmonisation amongst evaluation methods. The only means of doing so is by providing information and empirical data for as many research projects as possible. This is an arduous task and in many cases can be fraught with risk for the researcher involved and will no doubt always end in some sort of compromise. This method handbook considers itself to be such a compromise: it provides points of contact which bring together the diverse projects of the Bioenergy Research Network and as such improves the connectivity of the evaluation findings. The suggested method documentations are based on the current state of scientific knowledge and range from qualitative descriptions of methods to detailed calculation methods. They are limited to selected questions and provide no guideline for complete evaluation of sustainability. The 5th edition of the method handbook is the result of a three- year discussion process, for which I would like to thank all those who participated. Valuable contributions were generated in working groups and workshops of the research network. For the first time, the assessment approaches also include flexible energy supply. This version of the method handbook is now ready to be used and through its coordinated reference systems, forms a bridge for the overall classification of the research projects and the research network as part of the federal government’s energy research programme. Without doubt, the approaches and calculation procedures listed here only represent a starting point; from further developments can be based upon, both scientifically and in practical applications. Future constructive and fruitful collaborations within the network are essential for this and other challenges surrounding the harmonisation of methods. All this is still driven by the need and the goal to further optimise, little by little, the use of biomass in energy production.

This method handbook tries to provide such a compromise: it gives guidance for diverse projects of the programme 'Biomass energy use' and as such improves the connectivity of the evaluation fi ndings. The suggested method documentations are based on the current state of scientifi c knowledge and range from qualitative descriptions of methods to detailed calculation methods. They are limited to selected questions and provide no complete evaluation of sustainability. It is the result of a four-year discussion process, enriched by the project partners of the funding programme. Valuable contribution were generated in working groups and at various workshops. Here the dedication of the working groups 'Biomass Potentials', 'Life-cycle Assessment', 'Thermochemical Gasifi cation' and 'Reference Systems' should be particularly mentioned. This version of the method handbook is now established and through its coordinated reference systems it forms a bridge for the overall classifi cation of the research projects and the funding programme in the framework of the German climate protection discourse. Without doubt, the approaches and calculation procedures listed here only represent a starting point; on which further developments can be based upon, both scientifi cally and in practical applications. Future constructive and fruitful collaborations within the programme are essential for this and other challenges surrounding the harmonisation of methods. All this is still driven by the need and the goal to further optimise, little by little, the use of biomass in energy production.

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Nach dem erheblichen Anstieg der Stromnetzentgelte in Deutschland in den vergangenen zehn Jahren ist zu erwarten, dass dieser Trend im Zuge der Energiewende weiterhin anhält: Der Zubau großer Kapazitäten von Windenergie- und Photovoltaikanlagen erfordert ebenso umfassende Investitionen in den Ausbau der Stromnetze, um die eingespeiste Energie abtransportieren zu können. Aufgrund der ungleichen Verteilung geeigneter Flächen, insb. für den Ausbau der Windenergie, sind und werden die Verbraucher in EE-starken Regionen von diesen Netzkosten ungleich höher belastet als Kunden in Regionen mit niedrigeren EE-Kapazitäten. Um diese Asymmetrie der Kostenbelastung abzumildern, beabsichtigt die Bundesnetzagentur, einen bundesweiten Wälzungsmechanismus zur Verteilung der EE-bedingten Netzkosten in Form einer bundesweit einheitlichen Umlage einzuführen. In der hier vorliegenden Analyse sind erstmals die langfristigen Auswirkungen dieser Reform mit Blick auf den voranschreitenden EE-Ausbau abgeschätzt. Im Ergebnis zeigt sich, dass im Jahr 2040 über die Hälfte der in Verteilungsnetzen anfallenden Kosten über die Umlage bundesweit gewälzt werden könnten. Von dieser Umverteilung profitieren überwiegend Kunden in ländlichen Gebieten, während Verbraucher insbesondere in großen Städten und kleineren Netzgebieten künftig erheblich höhere Lasten tragen müssen. Das Ziel einer gleichmäßigeren Beteiligung aller Verbraucher an den EE-bedingten Netzkosten wird damit zwar erreicht, zugleich bleiben jedoch künftige Herausforderungen unadressiert.:Zusammenfassung A 1 Aktueller Stand und historische Entwicklung der Stromnetzentgelte 1 2 Was zeigt der Vergleich der Abschätzung der Netzentgeltentwicklung mit den Ist-Netzentgelten? 4 3 Welche Ansätze für eine Netzentgeltsystematik bestehen? 9 3.1 Bestehende und künftige Herausforderungen 9 3.2 Optionen für eine effiziente kurzfristige Netzbewirtschaftung 10 3.3 Optionen zur Verteilung der Kapitalkosten für die Aufrechterhaltung und Weiterentwicklung der Netzinfrastruktur 12 4 Welche Änderungen der Entgeltsystematik werden vorgeschlagen? 15 4.1 Funktionsweise der gegenwärtigen Netzentgeltsystematik 15 4.2 Vorschlag der Bundesnetzagentur für einen bundesweiten Wälzungsmechanismus 17 4.3 Wesentliche Kritik der Stellungnahmen zum Eckpunktepapier 19 4.4 Anpassungen am Wälzungsmechanismus im Festlegungsentwurf der Bundesnetzagentur 22 4.5 Alternative Ansätze zur Netzkostenverteilung 23 5 Welche Auswirkungen sind von einer überregionalen Wälzung zu erwarten? 25 5.1 Auswirkungen des Wälzungsmechanismus im Status Quo 25 5.2 Auswirkungen des Wälzungsmechanismus bei Erreichen der EEG-Ausbauziele 27 5.2.1 Erfüllung der Ausbauziele für Windenergie 27 5.2.2 Erfüllung der EEG-Ziele für Photovoltaik 29 5.2.3 Erfüllung der EEG-Ziele für Wind und PV 30 6 Schlussfolgerungen der Analyse 32 Anhang 34 Literaturverzeichnis 35