Wärmenetze zukunftsfähig, effizient und klimaneutral weiterentwickeln

Bestehende Wärmenetze spielen eine wichtige Rolle bei der Transformation der kommunalen Wärmeversorgung. Viele Netze basieren heute noch überwiegend auf Erdgas, Heizöl oder anderen fossilen Energieträgern. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Klimaschutz, Energieeffizienz und Versorgungssicherheit.

Die Transformation konventioneller Wärmenetze verfolgt deshalb das Ziel, bestehende Versorgungsstrukturen schrittweise auf erneuerbare Energien und unvermeidbare Abwärme umzustellen und gleichzeitig die Effizienz des gesamten Systems zu verbessern.

Das fup Projektbüro unterstützt Kommunen, Stadtwerke, Energieversorger und weitere Wärmenetzbetreiber dabei, geeignete Transformationspfade zu entwickeln und technisch wie wirtschaftlich zu bewerten.

Was bedeutet die Transformation eines Wärmenetzes?

Bei der Wärmenetz-Transformation wird ein bestehendes, überwiegend fossil betriebenes Wärmeversorgungssystem schrittweise zu einer klimafreundlichen Wärmeversorgung weiterentwickelt.

Es reicht nicht, einen fossilen Wärmeerzeuger durch eine erneuerbare Technologie zu ersetzen. Wärmequellen, Erzeugung, Speicherung, Verteilung und die angeschlossenen Gebäude müssen gemeinsam betrachtet werden.

Mögliche Maßnahmen sind beispielsweise:

• Einbindung von Großwärmepumpen

• Nutzung von Solarthermie

• Einbindung von Geothermie

• Nutzung von Umwelt- und Gewässerwärme

• Nutzung unvermeidbarer Abwärme

• Integration von Biomasse, wo diese sinnvoll eingesetzt werden kann

• Einsatz von Wärme- und saisonalen Speichern

• Absenkung der Netztemperaturen

• Optimierung von Erzeugungsanlagen und Wärmeverteilung

• Erweiterung oder Verdichtung bestehender Wärmenetze

• intelligente Kombination verschiedener Wärmequellen

Welche Lösung sinnvoll ist, hängt immer von den örtlichen Gegebenheiten und der bestehenden Infrastruktur ab.

Warum müssen bestehende Wärmenetze transformiert werden?

Wärmenetze sind langfristige Infrastrukturen. Entscheidungen, die heute bei Erzeugungsanlagen, Leitungen oder Speichern getroffen werden, beeinflussen die kommunale Wärmeversorgung über Jahrzehnte.

Gleichzeitig soll die Wärmeversorgung in Deutschland bis 2045 klimaneutral werden. Für bestehende Wärmenetze bedeutet das, den Anteil erneuerbarer Energien und unvermeidbarer Abwärme schrittweise zu erhöhen und fossile Energieträger zu ersetzen.

Eine frühzeitig entwickelte Transformationsstrategie hilft dabei, Investitionen sinnvoll aufeinander abzustimmen und technische Sackgassen zu vermeiden.

Wie läuft die Transformation eines Wärmenetzes ab?

Am Anfang steht die Bestandsaufnahme. Wir betrachten die vorhandene Wärmeversorgung, die Netzstruktur, die Erzeugungsanlagen und den aktuellen sowie zukünftigen Wärmebedarf.

Anschließend untersuchen wir, welche erneuerbaren Wärmequellen und Abwärmepotenziale vor Ort verfügbar sind.

Daraus entwickeln wir unterschiedliche Versorgungsszenarien und vergleichen diese miteinander.

Ein Transformationskonzept kann beispielsweise folgende Schritte umfassen:

1. Bestandsanalyse Wie wird das Wärmenetz heute betrieben? Welche Erzeugungsanlagen und Energieträger werden eingesetzt?

2. Wärmebedarfsanalyse Wie hoch ist der heutige Wärmebedarf und wie könnte er sich durch energetische Sanierungen, Neubauten oder Veränderungen der Versorgungsstruktur entwickeln?

3. Potenzialanalyse Welche erneuerbaren Energiequellen und Abwärmepotenziale stehen vor Ort zur Verfügung?

4. Variantenentwicklung Welche Kombination aus Wärmeerzeugung, Speicherung und Netzbetrieb eignet sich für das vorhandene System?

5. Technische und wirtschaftliche Bewertung Welche Investitionen sind notwendig und wie unterscheiden sich die Varianten hinsichtlich Energieverbrauch, Betriebskosten und CO₂-Emissionen?

6. Transformationspfad Welche Maßnahmen sollten zuerst umgesetzt werden und welche können zu einem späteren Zeitpunkt folgen?

So entsteht aus einzelnen technischen Möglichkeiten eine langfristige Strategie für das gesamte Wärmenetz.

Welche erneuerbaren Wärmequellen kommen infrage?

Die zukünftige Wärmeversorgung wird in vielen Fällen nicht auf einer einzigen Technologie beruhen. Gerade bei größeren Wärmenetzen kann eine Kombination verschiedener Wärmequellen sinnvoll sein.

Je nach Standort betrachten wir beispielsweise:

Großwärmepumpen

Großwärmepumpen können Umweltwärme oder Abwärme auf ein für das Wärmenetz nutzbares Temperaturniveau bringen. Als Wärmequellen kommen beispielsweise Luft, Grundwasser, Flüsse, Seen, Abwasser oder industrielle Prozesse infrage.

Geothermie

Oberflächennahe oder tiefe Geothermie kann abhängig von den geologischen Bedingungen einen kontinuierlichen Beitrag zur Wärmeversorgung leisten.

Solarthermie

Große Solarthermieanlagen können insbesondere in Verbindung mit Wärmespeichern einen Teil des Wärmebedarfs eines Netzes erneuerbar decken.

Unvermeidbare Abwärme

Industriebetriebe, Rechenzentren, Kläranlagen oder andere technische Prozesse können Wärme erzeugen, die bislang ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird. Diese Abwärme kann unter geeigneten Bedingungen in Wärmenetze integriert werden.

Biomasse

Biomasse kann Teil eines erneuerbaren Wärmemixes sein. Aufgrund der begrenzten nachhaltigen Verfügbarkeit sollte ihr Einsatz jedoch gezielt betrachtet werden.

Welche Rolle spielen Wärmespeicher?

Wärmeerzeugung und Wärmebedarf fallen nicht immer zur gleichen Zeit an. Wärmespeicher helfen dabei, diese Unterschiede auszugleichen.

Kurzzeit- und Pufferspeicher können beispielsweise Erzeugungsspitzen über mehrere Stunden ausgleichen. Große oder saisonale Speicher ermöglichen es dagegen, Wärme über deutlich längere Zeiträume verfügbar zu machen.

Gerade bei Solarthermie, Großwärmepumpen und anderen erneuerbaren Wärmequellen tragen Speicher deshalb häufig zu einem wirtschaftlichen Gesamtsystem bei.

Warum ist die Netztemperatur wichtig?

Viele ältere Fernwärmenetze arbeiten mit vergleichsweise hohen Vorlauftemperaturen. Für die Nutzung erneuerbarer Wärmequellen kann eine niedrigere Netztemperatur erhebliche Vorteile bieten.

Je niedriger das erforderliche Temperaturniveau ist, desto effizienter können beispielsweise Wärmepumpen arbeiten. Gleichzeitig sinken die Wärmeverluste im Netz.

Eine mögliche Absenkung der Netztemperatur muss jedoch immer gemeinsam mit den angeschlossenen Gebäuden betrachtet werden. Heizflächen, Warmwasserbereitung und energetischer Zustand der Gebäude beeinflussen, welche Temperaturen tatsächlich erforderlich sind.

Fernwärme-Transformation und kommunale Wärmeplanung

Die kommunale Wärmeplanung untersucht, in welchen Gebieten einer Kommune Wärmenetze sinnvoll sind, welche Wärmequellen dafür zur Verfügung stehen und wie Gebäude und Quartiere zukünftig klimafreundlich versorgt werden können.

Bestehende Fernwärmenetze sind dabei oft der Ausgangspunkt: Ein Transformationskonzept konkretisiert, wie ein vorhandenes Wärmenetz technisch und wirtschaftlich in Richtung Klimaneutralität entwickelt werden kann.

Kommunale Energiekonzepte als übergeordneter Rahmen

Die Transformation eines Wärmenetzes hängt eng mit den kommunalen Energiekonzepten des fup Projektbüro zusammen, die Wärmeversorgung, Energieeffizienz, erneuerbare Energien und lokale Potenziale einer Kommune insgesamt betrachten.

Während ein kommunales Energiekonzept die gesamte Energieversorgung einer Kommune oder eines Quartiers in den Blick nimmt, konzentriert sich die Wärmenetz-Transformation auf ein bestehendes Netz und seinen konkreten Umbau. Beide Leistungen ergänzen sich, ein Transformationskonzept kann sowohl eigenständig als auch als Vertiefung innerhalb eines kommunalen Energiekonzepts entstehen.

Welche Fördermöglichkeiten gibt es für die Transformation von Wärmenetzen?

Auf Bundesebene fördert die Bundesförderung für effiziente Wärmenetze (BEW) sowohl die Transformation bestehender Wärmenetze als auch den Aufbau neuer Wärmenetze mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien und unvermeidbarer Abwärme.

Machbarkeitsstudien und Konzepte erstellt neben dem Projektbüro auch das fup Institut.

Da sich Förderbedingungen ändern können, sollte bereits zu Beginn eines Projekts geprüft werden, welche Fördermöglichkeiten für das konkrete Vorhaben infrage kommen.

Für wen ist ein Transformationskonzept sinnvoll?

Ein Transformationskonzept ist insbesondere für Betreiber bestehender Wärmenetze interessant, die ihre Wärmeversorgung langfristig dekarbonisieren möchten.

Dazu gehören beispielsweise:

• Kommunen

• Stadtwerke

• kommunale Unternehmen

• Energieversorger

• Wohnungsunternehmen

• Quartiersentwickler

• private Wärmenetzbetreiber

Auch wenn noch kein Wärmenetz vorhanden ist, kann eine Potenzial- oder Machbarkeitsuntersuchung sinnvoll sein, um zu prüfen, ob eine leitungsgebundene Wärmeversorgung für ein Quartier oder eine Kommune wirtschaftlich und technisch geeignet ist.

Transformation von Wärmenetzen mit dem fup Projektbüro

Die Umstellung eines Wärmenetzes ist keine einzelne technische Maßnahme, sondern ein langfristiger Prozess. Erzeugung, Netz, Speicher, Gebäude und lokale Energiepotenziale müssen zusammen gedacht werden.

Das fup Projektbüro unterstützt Sie bei der Bestands- und Potenzialanalyse, der Entwicklung unterschiedlicher Versorgungsszenarien und der Ausarbeitung des konkreten Transformationspfads.

Dabei betrachten wir technische Machbarkeit, Energieeffizienz, Wirtschaftlichkeit und Fördermöglichkeiten gemeinsam, sodass am Ende konkrete Umsetzungsschritte stehen und kein reines Zielbildsetzung aufzeigt.

Häufige Fragen zur Transformation von Wärmenetzen

Was ist ein Transformationsplan für ein Wärmenetz?

Ein Transformationsplan beschreibt, wie ein bestehendes Wärmenetz schrittweise auf eine klimaneutrale Wärmeversorgung umgestellt werden kann. Er betrachtet unter anderem Wärmebedarf, Erzeugungsstruktur, erneuerbare Wärmequellen, Netzinfrastruktur und notwendige Investitionen.

Muss ein Wärmenetz vollständig erneuert werden?

Nein. Häufig können bestehende Netze und Teile der vorhandenen Infrastruktur weiter genutzt werden. Welche Komponenten angepasst oder ersetzt werden müssen, ergibt sich aus der technischen Untersuchung.

Kann Fernwärme vollständig erneuerbar werden?

Grundsätzlich können Wärmenetze mit erneuerbaren Energien und unvermeidbarer Abwärme betrieben werden. Welche Anteile an einem konkreten Standort erreichbar und wirtschaftlich sinnvoll sind, hängt von den verfügbaren Wärmequellen, dem Netz und dem Wärmebedarf ab.

Welche Rolle spielen Großwärmepumpen bei der Fernwärme-Transformation?

Großwärmepumpen können Umwelt- und Abwärme für Wärmenetze nutzbar machen. Besonders interessant sind Standorte mit kontinuierlich verfügbaren Wärmequellen wie Gewässern, Abwasser oder industrieller Abwärme.

Können bestehende Gas-Heizwerke weiter genutzt werden?

Das hängt vom Transformationspfad ab. Bestehende Anlagen können beispielsweise während einer Übergangsphase oder zur Spitzenlastabdeckung eine Rolle spielen. Langfristig muss die Wärmeversorgung jedoch mit den geltenden Klimaschutz- und Wärmenetzanforderungen vereinbar sein.

Unterstützt das fup auch bei Fördermitteln?

Fördermöglichkeiten werden bei unseren Konzepten von Anfang an berücksichtigt. So kann frühzeitig geprüft werden, welche Programme für Planung und Umsetzung eines Vorhabens infrage kommen.