Die kontrollierte Lüftung gewährleistet eine von Witterung und Bewohnerverhalten unabhängige, dauerhaft hohe Luftqualität bei Begrenzung der Wärmeverluste. Bei den hier eingesetzten einfachen Abluftanlagen entlüftet ein kleiner Ventilator kontinuierlich die Feuchträume Küche, Bad und WC. Frischluft strömt über regelbare Zuluftventile in die Wohn- und Schlafräume nach.

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) mit mehreren Verbrennungsmotoren erzeugt gleichzeitig Wärme und Strom, sowie Spitzenkesseln, den Restbedarf an Wärme abdecken.
In der Bauphase wurden anfangs zwei Gasbrennwertkessel, mit einer Nennwärmeleistung von 170 kW, installiert. Später wurden die Kessel durch Klein- BHKW- Module ergänzt, mit einer elektrischen Leistung von ca. 12 kW und eine thermische Leistung von ca. 35 kW. Die Kessel dienen dann nur noch dem Spitzenlastbetrieb und als Ausfallreserve.

Das Nahwärmenetz verteilt die in der Heizzentrale erzeugte Wärme, an die einzelnen Gebäude zur Deckung des Brauchwasser- und Heizenergiebedarfs. Dieses Netz unterscheidet sich erheblich von der bei Fernwärmeversorgung üblichen Technik. Aufgrund der niedrigen Vorlauftemperatur (70°C) für Fern- bzw. Nahwärmeversorgung können flexible-, sehr kosten- und zeitsparende Wärmeleitungen verlegt werden. Aus energetischer Sicht besitzen die niedrigen Heizwassertemperaturen zusätzlich den Vorteil, dass die Wärmeverluste der Verteilleitungen und Übergabestationen gering gehalten werden.

Im Keller der Gebäuden befindet ich jeweils eine Wärme- Übergabestation, die die Schnittstelle zwischen dem Wärmenetz und der Haustechnik bildet und besitzt zusätzlich verschiedene Regelfunktionen. Für die Warmwasserbereitung sind die Wärmeübergabestationen zusätzlich mit Plattenwärmetauschern ausgestattet, die teilweise direkt als Durchlauferhitzer arbeiten, teilweise auch an einen Brauchwasserspeicher angeschlossen sind. Aufgrund des geringen Heizwärmebedarfs der Niedrigenergiehäuser und der damit gestiegenen Bedeutung der Warmwasserbereitung ergibt sich über das Jahr ein relativ hoher Grundlastanteil - gute Bedingungen für Kraft-Wärme-Kopplung. Die beiden Heizkraftanlagen erzeugten ca. 77 MWh Strom, wodurch in Kondensationskraftwerken ca. 230 MWh Brennstoff eingespart werden konnte.

Die Siedlung besteht aus 12 Hausgruppen, so wird ein günstiges A/V Verhältnis erreicht und die Leitungswege des Wärmenetzes sind kurz.
Die Gebäude sind an einem Südhang ausgerichtet und die großen Verglasung an der Südseite erlauben gute solare Gewinne, dagegen wirken die Nordfassaden geschlossen.

Die Siedlung in Niedernhausen entstand Mitte der neunziger Jahre als Modellprojekt für die Niedrigenergiebauweise und die Betreibung einer Siedlung mit einem Blockheizkraftwerk. Werden Niedrigenergiehäuser in zusammenhängenden Baugebieten realisiert, kann die Wärme zentral in Kraft-Wärmekopplung erzeugt werden.

Es sollte gezeigt werden, dass die Mehrinvestitionen, die durch energiesparende Bauweise entstehen, gezielte Energieeinsparungen mit sich bringen und so wiederum Kosten sparen helfen. Alle Häuser wurden in Niedrigenergiebauweise errichtet, der Heizwärmebedarf liegt bei höchstens 70 kWh/(m²a) und damit um 60% niedriger als bei konventioneller Neubauten dieser Zeit.

Heutzutage ist bei vielen Bauprojekten schon der Passivhausstandard üblich mit einem Energiekennwert unter 10 kWh/(m²a). Niedrigenergiebauweise (kompakte Gebäudeform) ist spätestens seit der Energiesparverordnung 2004 gängige Praxis.

Schwieriger zu beurteilen ist Frage nach dem Einsatz von Blockheizkraftwerken. In Niedernhausen scheint das Nahwärmekonzept ökologisch und ökonomisch gut zu funktionieren. Die kompakte Siedlungsform, führt zu kurzen Leitungswegen für die Wärmeversorgung und somit zu geringen Transportverlusten. Dies wiederum führt neben den effizient arbeitenden Brennwertkesseln zu Brennstoffeinsparungen und gleichzeitig zu verminderten CO2-Emissionen.

Zur besseren Bewertung des Nahwärmekonzeptes in dieser Siedlung haben wir in einer Tabelle verschiedene andere Siedlungen und die spezifischen Einflussparameter auf das Nahwärmenetz zusammengestellt.

In der Tabelle sind die Siedlungsformen nach ihrer Bauweise strukturiert, nach Reihenhäusern, grossen Mehrfamilienhäusern und Einfamilienhäusern. Es zeigt sich, dass neben der Siedlungsfläche und der Netzlänge vor allem die Siedlungsform starken Einfluss auf die Netzverluste hat. Kompakte Siedlungen mit einer hohen Gebäudedichte führen zu möglichst geringen Netzverlusten. Dagegen haben freistehende Einfamilienhaussiedlungen die höchsten Netzverluste.

Diese Beispiele zeigen, das die Frage nach dem Einsatz eines Blockheizkraftwerks nicht pauschal beantwortet werden kann. Schon in einem frühen Planungsstadium sollte man sich darüber Gedanken machen, ob man für die Wärmeversorgung ein Blockheizkraftwerk in Betracht zieht, dann daraus ergeben sich wie gesehen Anforderungen an die Planung der Siedlung.

Bei anderen Bauaufgaben scheint es von Anfang an sinnvoll ein BHKW in betracht zu ziehen. Als Beispiel dafür kann man grössere zusammenhängende Komplexe heranziehen: in den Schönhauser-Allee-Arcaden gibt es ein BHKW mit Brennwerttechnik. Gleichzeitiger Bedarf an Wärme und Strom in räumlicher Nähe sind vorhanden.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Möglichkeit der Stromeinspeisung in das öffentliche Versorgungsnetz. Durch den infolge der Liberalisierung des Strommarktes verursachten Preiswettbewerb kam es vor wenigen Jahren zu erheblichen Einbußen beim Erlös für KWK-Anlagen, so dass besonders in der industriellen Anwendung Stagnation eingetreten ist.

Jedoch sind wir der Meinung dass sich mit steigenden Rohstoffpreisen auch der Strom erheblich verteuern wird und die Einspeisung und Eigenerzeugung von Strom wieder wirtschaftlich attraktiv wird.

10.  Der Weg zum CO2-emissionsfreiem Kraftwerk
Dezentrale Wärmeerzeugungsanlagen haben also gegenüber der Fernwärmeversorgung in vielen Fällen wirtschaftliche und ökologische Vorteile. Jedoch wird die Energieversorgung über Betreibergesellschaften wie die Bewag weiterhin den grössten Baustein zur Strom- und Wärmeversorgung darstellen. Deshalb führt jede Verbesserung in der Kraftwerkstechnologie durch die eine Steigerung des Wirkungsgrades oder eine Verringerung des CO2-Ausstoßes erreicht wird, zu enormen Einsparpotentialen von Ressourcen und zu einer Verringerung von Treibhausgasen.

Deutsche Kraftwerke erreichen im Schnitt derzeit einen Wirkungsgrad von etwa 38 Prozent. Im letzten Jahrzehnt in Betrieb gegangene neue Kohlekraftwerke liegen bereits zwischen 40 und 45 Prozent. Es werden bereits Konzepte und Materialien entwickelt, die nach 2010 zum Einsatz kommen werden: Kohlekraftwerke sollen einen Wirkungsgrad von 50 bis 55 Prozent erreichen und erdgasbetriebene GuD-Kraftwerke etwa 65 Prozent. Erdgaskraftwerke haben in den letzten Jahren mit 58 Prozent Wirkungsgrad einen hohen technischen Standard erreicht. Die Forschung hat das Ziel, Kohlekraftwerke mit einer vergleichbaren Effizienz wie Erdgaskraftwerke zu entwickeln.

Die Anzahl der gasbetriebenen Kraftwerke hat in den letzten Jahren zugenommen, der Betrieb von kohlebetriebenen Kraftwerken ging leicht zurück. Einige Experten erwarten in den nächsten Jahren eine Umkehr dieses Trends. Dies ist vor allem mit der Verfügbarkeit der Brennstoffe begründet. Der durchschnittliche Transportweg für Erdgas beträgt zur Zeit schon etwa 3.700 km und wird sich in den nächsten Jahren noch erweitern, da das Gas aus immer weiter entfernten Regionen herantransportiert werden muss. Die künftige Verknappung des Rohstoffes Erdgas in unserer Nähe und die damit verbundenen weiten Transportwege führen zwangsläufig zu einer Verteuerung des Erdgases. Es wird davon ausgegangen, dass sich Erdgas in den nächsten 20 Jahren um 15 Prozent verteuert, während der Kohlepreis im selben Zeitraum ebenfalls um 15 Prozent sinken könnte. Deshalb beschäftigt sich die Forschung auch mit der besseren Rohstoffausnutzung und CO2-Verminderung bei Kohlekraftwerken.

Die Kraftwerke in Deutschland haben in den letzten 20 Jahren durch technische Maßnahmen (z.B. Entschwefelung und Erstickung der Rauchgase) und durch Inbetriebnahme effizienter Neuanlagen ihre Umweltbilanz verbessert. Im Vergleich zu 1990 (1990 = 100%) emittierten die Kraftwerke in Deutschland im Jahr 2001 nur noch ca. 67 Prozent des Kohlenmonoxids, 47 Prozent der Stickoxide und 12 Prozent des Schwefeldioxids. Die Kohlendioxidemissionen gingen im selben Zeitraum um 16 Prozent zurück.

Die vermehrte Errichtung neuer Kraftwerke wird in Deutschland und Europa ab dem Jahr 2010 zu erwarten sein, da Anlagen aus den 60er und 70er Jahren altersbedingt ersetzt werden müssen.

Der Einsatz regenerativer Energien wie Wind, Biomasse, Geothermie und Solarenergie wird durch staatliche Programme und Gesetze gefördert. Jedoch ist es in Deutschland wohl nicht möglich die gesamte Energieversorgung auf regenerative Energien umzustellen, es wird ein wirtschaftlich und umweltverträglicher Energieträgermix angestrebt. Also ist es zwingend notwendig neue Technologien für fossil befeuerte Kraftwerke zu entwickeln, die mit den umweltpolitischen Zielen vereinbar sind und eine wirtschaftliche Energieerzeugung auch weiterhin zu ermöglichen. Aus den energiewirtschaftlichen und umweltpolitischen Rahmenbedingungen gibt es eine Reihe von Anforderungen an zukünftige Kraftwerkstechnik. Zur Verringerung des CO2-Ausstosses und zur Ressourcenschonung sind Steigerungen des Anlagen-wirkungsgrades unbedingt nötig. Hierzu sind Weiterentwicklungen der Prozessführungen im Kraftwerk und eine Verbesserung von Kraftwerkskomponenten voranzutreiben. Es wird davon ausgegangen, dass durch diese Maßnahmen eine Anhebung des Wirkungsgrades auf 50 Prozent für Kohlekraftwerke und 60 Prozent für GuDAnlagen erreicht werden kann. Dadurch ließen sich im Vergleich zur heute in Deutschland installierten Technik etwa 30 Prozent der CO2-Emissionen einsparen.

Höhere CO2-Minderungsziele lassen sich durch Steigerung des Wirkungsgrades nicht erreichen, hierzu muss über andere Möglichkeiten nachgedacht werden. Es sind Verfahren angedacht, bei denen das erzeugte CO2 möglichst vollständig abgeschieden werden kann. Damit verbunden ist die Frage nach der Verwertung und Speicherung des abgeschiedenen CO2 und der dadurch verursachten Kosten.

Gaswäschen zur CO2-Abscheidung sind im Prinzip bekannt und erprobt, Nachteil der Gaswäschen ist eine erhebliche Senkung des Kraftwerkswirkungsgrades. Je nach Abscheideverfahren und Kraftwerkskonzept ergeben sich Wirkungsgradeinbußen von 6 bis 14 Prozent. Dies erfordert bei gleicher Nennleistung einen Mehrbedarf von Brennstoff von 10 bis 35 Prozent und erhebliche zusätzliche Investitionen (30 bis 150 Prozent). Zur Zeit werden verschiedene CO2-Abscheideverfahren erforscht. Man schätzt, dass der kommerzielle Einsatz etwa 2020 möglich sein wird, bis dahin versucht man die Investitionskosten und Wirkungsgradverschlechterungen zu senken. Mit dieser Technologie geht man von CO2-Abscheideraten von >90 Prozent aus.

Das CO2 wird nach der Abscheidung zum Zweck des Transports und der Speicherung auf 110 bar komprimiert und verflüssigt. Die derzeitigen CO2-Verwertungsmöglichkeiten können lediglich 0,1% des freigesetzten CO2 binden. Weitergehende Möglichkeiten können sich zukünftig durch den Einsatz von CO2 als chemischer Grundstoff ergeben. Geht man von heute bestehender Technologie aus, liegt der verwertbare Anteil zur Herstellung von chemischen Produkten lediglich bei einem Prozent der Gesamtemissionen. Schätzungen gehen davon aus, dass bei Einsatz der Technik in etwa 20 Jahren fünf Prozent des anfallenden CO2 verwertet werden könnten. Langfristiges Potential zur CO2-Verwertung liegt in der Herstellung von Brennstoffen. Diese Vision wird als Wasserstoffszenario bezeichnet: Dazu Bedarf es der kostengünstigen Bereitstellung von Wasserstoff; auf dieser Grundlage lässt sich dann z.B. Methanol erzeugen. Methanol dient dann zum gefahrenarmen Transport und Lagerung als Wasserstoffträger. Zur Nutzung des CO2 Bedarf es noch grossen technischen und wissenschaftlichen Aufwand. Darum ist die CO2-Speicherung ein unerlässlicher Bestandteil der Entwicklung CO2-freier Kraftwerke. Möglichkeiten zur CO2-Speicherung in Deutschland gibt es in erschöpften Gasfeldern sowie in wirtschaftlich nicht abbaubaren Kohleflözen. Die Kosten für Transport und Speicherung werden in Deutschland auf etwa 10 - 24 €/t Kohlendioxid geschätzt. Für andere Regionen kommt die Reinjektion des CO2 in Ölfelder in Frage. Auch auf diesem Gebiet besteht noch wesentlicher Forschungsbedarf bezüglich der Fragen der Langzeitsicherheit und der großtechnischen Realisierbarkeit.