Wärmewende nimmt Fahrt auf

Fast die Hälfte des gesamten Energieverbrauchs in Deutschland entfällt auf die Erzeugung von Wärme, welche derzeit noch überwiegend aus fossilen Energiequellen stammt. Inzwischen jedoch setzen immer mehr Städte und Gemeinden für die Wärmeversorgung ihrer neuen Quartiere auf elektrische Wärmepumpen. Ein eigens dafür geschaffenes Team des Herstellers alpha innotec stellt ihnen das nötige Know-how dafür zur Verfügung.

Es führt kein Weg daran vorbei: Wir müssen uns von fossilen Energieträgern befreien – und die Energiewende vollziehen. Je schneller desto besser. Damit lassen sich gleich drei Fliegen mit einer Klappe schlagen: Wir verringern die Abhängigkeit von geopolitisch fragwürdigen Rohstofflieferanten, wir senken unsere Energiekosten und wir treiben die Rettung des globalen Klimas voran.

Um das zu schaffen, muss der Wirtschaft und Gesellschaft in erster Linie die Wärmewende gelingen – und zwar in großem Stil. Nicht von ungefähr suchen kommunale Quartiersbetreiber derzeit zunehmend nach Lösungen für eine energieeffiziente und klimafreundliche Wärmeversorgung. Denn sie stehen unter Druck: Der Bedarf an Primärenergie für Gebäude soll im Jahr 2030 um 80 Prozent unter dem Wert von 2008 liegen, im Jahr 2045 soll eine komplette Dekarbonisierung erreicht sein, so die Vorgaben der Politik. Außerdem müssen die Städte und Gemeinden bei der Entwicklung neuer Quartiere mehr denn je auf die künftigen Betriebskosten achten. Der Verbrauch von Energie für die Wärmeerzeugung ist dabei der größte Hebel.

Hinzu kommt: Wer heute ein neues Wohngebäude erstellt, muss hohe Auflagen in Sachen Energieeffizienz erfüllen. Schon ab 1. Januar 2024 soll möglichst jede neu eingebaute Heizung zu 65 Prozent mit erneuerbaren Energien betrieben werden. Diese Ziele sind nur mit dem großflächigen Einsatz von elektrischen Wärmepumpen zu schaffen.

Klare Prioritäten

Für Wolfgang Herold, Vertriebsleiter bei alpha innotec, sind die Prioritäten klar: „Um die Transformation unserer Wärmeversorgung schnell voranzutreiben, müssen wir in drei Bereichen parallel vorgehen: in der Sanierung, beim Neubau von kleineren Wohneinheiten und in der Stadtentwicklung, also bei der Planung neuer Quartiere und der dazugehörigen Nahwärmenetze.“ Wobei der dritte Bereich, die Konzeption von Nahwärmenetzen, um die sich das neue Team bei alpha innotec kümmert, nicht nur der komplexeste ist. Mit ihm lässt sich auch die größte Wirkung entfalten. Denn es geht dabei um den Energieverbrauch einiger Dutzend oder mitunter weit über hundert Wohneinheiten in einem Projekt.

Weil sie diese Wirkung verstärken wollen, schreiben die Bundesländer Baden-Württemberg und Schleswig-Holstein schon seit einiger Zeit in Kommunen ab 20.000 Einwohnern eine professionelle kommunale Wärmeplanung vor. Der Koalitionsausschuss der Bundesregierung folgte ihrem Beispiel: In seiner Sitzung im März 2022 hatte das Gremium beschlossen, eine solche Wärmeplanung in absehbarer Zeit bundesweit verpflichtend zu machen. Zugleich will der Gesetzgeber die Nutzung von Abwärme forcieren. So heißt es im Protokoll des Koalitionsausschusses, man wolle unter anderem „dafür sorgen, dass Abwärme schnell und unkompliziert in die Fernwärme integriert werden kann.“ Dass sich Abwärme hervorragend als Energiequelle für Wärmepumpen einsetzen lässt, beweisen mittlerweile zahlreiche Kommunen. Sie zapfen beispielsweise Abwasserkanäle oder Rechenzentren an oder nutzen die Abwärme von Bergwerken und Industriebetrieben.

Kalte Nahwärme

Ungeachtet ihrer Energiequellen basieren die meisten Quartierskonzepte auf einer Versorgungs-Infrastruktur, deren Prinzip einem Fernwärmenetz entspricht – nur mit kürzeren Entfernungen. Klar ist dabei: Je höher das Temperaturniveau, das in einem Wärmenetz herrscht, desto höher der Energieverlust. Das ist ein wesentlicher Grund dafür, dass kalte Nahwärmenetze mit einem Temperaturniveau von 6 bis 12 °C immer häufiger das Mittel der Wahl sind.

Weitere Vorteile bei der Nutzung von kalter Nahwärme lauten: Zum einen kann die Leitungstrasse aus nicht isolierten, kostengünstigen PE-Rohren erstellt werden. Zum anderen funktioniert der Leitungsweg wie ein Flächenkollektor. Das Rohrnetz nimmt bis zum Eintritt in die Gebäude zusätzliche Energie aus der Umwelt auf. „Für die Zukunft ist es wichtig, Systeme zu etablieren, die dauerhaft ohne Verluste betrieben werden können“, meint Andreas Wimmer, Mitglied im Energiekonzepte-Team von alpha innotec. Im Verbund mit dezentralen Wärmepumpen seien kalte Nahwärmenetze demnach geradezu ideal.

„Macher-Mentalität“

Die Kompetenz des Teams von alpha innotec basiert auf langjähriger Erfahrung, wie Wolfgang Herold anmerkt: „Wir arbeiten seit mehr als 15 Jahren eng mit unseren niederländischen Kollegen zusammen.“ Dort habe man schon sehr früh mit der Entwicklung von Quartierskonzepten begonnen. In Deutschland ist das Thema erst später in das Blickfeld der Kommunen gerückt. Jetzt allerdings – angesichts der aktuellen Lage auf dem Energiemarkt – gewinnt es rasch an Bedeutung.

Steven Koch – auch er gehört zum Energiekonzepte-Team: „Wir sehen, dass immer mehr Kommunen energieeffiziente Quartierslösungen suchen, aber natürlich selbst nicht das Know-how haben.“ Deshalb habe man dieses Know-how gezielt gebündelt und zugleich ein Netzwerk von kompetenten Partnern geschaffen: Ingenieurbüros, Hochschulen oder Monitoring- und Steuerungs-Spezialisten. Mit diesem Wissenspool könne man Kommunen und Planern alles zur Verfügung stellen, was sie bei der Entwicklung eines neuen Quartiers in Sachen nachhaltiger Wärmeversorgung brauchen. „Von der Machbarkeitsstudie und Projektierung über die Erschließung der Wärmequelle, den Bau des Versorgungsnetzes und die Installation der Wärmepumpen bis hin zum Monitoring“, so Koch.

Die Erfahrungen mit Quartierskonzepten sind des Weiteren längst in die Wärmepumpen von alpha innotec eingeflossen. Wolfgang Herold: „Wir haben unter anderem Sole/Wasser-Maschinen mit besonders kleinen Leistungsgrößen entwickelt. Oder Wärmepumpen, in die speziell für den Einsatz in Quartieren serienmäßig passive Kühlkits integriert sind.“

„Das Thema passive Kühlung wird immer wichtiger“, ergänzt Andreas Wimmer. „Dabei leiten wir an heißen Tagen einfach Wärme aus dem Gebäude ins Erdreich. Dieser Kühleffekt erhöht den Wohnkomfort, ist sehr energieeffizient, fast kostenlos und regeneriert dabei noch die Wärmequelle.“ Denn die Wärme, die im Sommer in die Erde eingebracht wird, steht zumindest teilweise zu Beginn der Heizperiode wieder zur Verfügung.

Kommunen werden grün

Mittlerweile hat alpha innotec viele Quartiersprojekte unterschiedlicher Größe und Ausprägung mitkonzipiert – Tendenz steigend.

Zum Beispiel in Neustadt am Rübenberge, wenige Kilometer nordwestlich von Hannover. Dort entsteht derzeit ein neuer Stadtteil für mehr als 1.000 Bewohner. Den größten Teil der Energie für die Versorgung der alpha-innotec-Wärmepumpen holt die Betreibergesellschaft aus einem in der Nähe verlegten Erdkollektorfeld. Ein kleinerer Teil kommt als Abwärme aus dem Regenrückhaltebecken des Quartiers. Die Verteilung läuft über ein kaltes Nahwärmenetz.

Oder ein neues Quartier bei Frankfurt/M.: Es liegt in unmittelbarer Nachbarschaft zu einem großen Rechenzentrum. Dessen Abwärme soll nach dem Willen der Planer zentral gepuffert werden und über ein kaltes Nahwärmenetz den dezentralen Wärmepumpen der Siedlung als Energiequelle dienen.

Die Stadt Wiesbaden nutzt ebenfalls ein kaltes Nahwärmenetz im Verbund mit Wärmepumpen. Als Wärmequelle dient der städtische Abwasserkanal, der entlang der neuen Siedlung verläuft.