Die Wärmepumpe im kalten Nahwärmenetz

Erst einmal klingt der Begriff „kalte Nahwärme“ wie ein Widerspruch. Aber tatsächlich ähneln kalte Wärmenetze in ihrer Grundfunktion herkömmlichen Wärmenetzen. In einem Leitungssystem zirkuliert Wasser als Wärmeträger und transportiert die Wärme von einer zentralen Wärmequelle zu den angeschlossenen Gebäuden. Der entscheidende Unterschied liegt im Temperaturniveau: Während konventionelle Wärmenetze mit Vorlauftemperaturen von über 70 Grad Celsius betrieben werden, liegen die Temperaturen in kalten Nahwärmenetzen deutlich niedriger – meist im Bereich von 10 Grad Celsius.

Aufgrund dieser niedrigen Temperaturen im Nahwärmenetz reicht die in den Leitungen zirkulierende Wärmeenergie nicht aus, um Wohnräume direkt zu beheizen. Stattdessen kommen in jedem angeschlossenen Gebäude dezentrale Wasser-Wasser-Wärmepumpen zum Einsatz. Diese hocheffizienten Systeme heben das Temperaturniveau im Nahwärmenetz auf die für die Gebäudeheizung erforderliche Vorlauftemperatur an. Wie genau eine Wärmepumpe funktioniert, haben wir in einem separaten Beitrag genauer erklärt.

Die Kombination aus kalter Nahwärme und dezentraler Wärmepumpe bietet zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Heizungen oder einem klassischen Wärmenetz.

Wichtige Vorteile

• Bereitstellung von Wärme und Kälte möglich
• Keine gedämmten Rohre notwendig, da nur geringer Wärmeverlust
• Neben Erdwärme können Abwasser- und Grundwasserwärme, Umgebungsluft oder Solarthermie als Energiequellen genutzt werden
• Geringer Wartungs- und Instandhaltungsaufwand
• Kopplung von Wärme- und Stromsektor
• Netzdienlicher Betrieb durch flexible Systemregelung und Wärmepumpensteuerung

Es gibt aber auch eventuelle Nachteile

• Immobilienbesitzer haben einen vergleichsweise höheren Anfangsinvest durch die Übergabestation mit Wärmepumpe
• Umsetzung in bestehenden Quartieren erfordert einen vergleichsweise hohen Aufwand, da die dezentralen Wärmepumpen in die Bestandsgebäude integriert werden müssen
• Größere Rohrdurchmesser aufgrund der höheren Volumenströme
• Zusätzliche Brachwasserwärmepumpe in jedem Haushalt notwendig

Nutzung einer Vielzahl unterschiedlicher Wärmequellen erfordert eine komplexere Planung und Steuerung des Gesamtsystems

Energieeffizienz und Kosteneinsparungen

Durch das geringe Temperaturniveau treten in kalten Nahwärmenetzen nahezu keine Wärmeverluste an das Erdreich auf. Dies ermöglicht den Einsatz kostengünstiger, ungedämmter Kunststoffrohre anstelle wärmeisolierter Rohre. Darüber hinaus fungiert das Rohrnetz bei Betriebstemperaturen unterhalb der Erdbodentemperatur als geothermischer Kollektor und nimmt so zusätzliche Wärme aus dem Erdboden auf.

Kühlung und Klimatisierung inklusive

Ein weiterer entscheidender Vorteil kalter Wärmenetze ist ihre Fähigkeit, nicht nur Wärme, sondern auch Kälte bereitzustellen – und das äußerst energieeffizient. Die geringen Netztemperaturen ermöglichen eine passive Kühlung der angeschlossenen Gebäude über Wärmetauscher. Diese Art der Klimatisierung ist nicht nur unsichtbar und geräuschlos, sondern auch deutlich stromsparender als herkömmliche Klimaanlagen.

Vielfältige Wärmequellen nutzbar

Kalte Wärmenetze können aus einer Vielzahl von Wärmequellen gespeist werden, darunter natürliche Quellen wie Erdwärme, Solarenergie, Umgebungsluft sowie Grund- und Flusswasser. Aber auch anthropogene Wärmequellen wie industrielle Prozess- und Abwärme, Abwärme aus Abwasserkanälen, Rechenzentren oder gewerblichen Kühl- und Kälteanlagen lassen sich in das System integrieren. Diese Flexibilität ermöglicht eine passgenaue Anpassung an die lokalen Gegebenheiten und eine effiziente Nutzung vorhandener Ressourcen.

Das Potenzial von Niedertemperatur-Quellen ist noch lange nicht ausgeschöpft. Durch die Kombination verschiedener Quellen können größere Netze versorgt und ausgebaut werden. Der technische Fortschritt, zum Beispiel bei der Erschließung saisonaler Speicher, erweitert die Einsatzmöglichkeiten für Wärmepumpen.

Die genaue Anzahl Kalter Nahwärmenetze in Deutschland lässt sich schwer beziffern, da es bislang keine umfassende Statistik gibt. Eines ist aber Fakt: es werden immer mehr. Auch alpha innotec hat bereits für diverse Kalte Nahwärmenetze Wärmepumpen geliefert. Etliche Quartierslösungen sind in der Planung. Auf unserer Referenzseite findest du ständig aktuelle Beispiele.

Das Potenzial dieser innovativen Wärmeversorgungslösung ist enorm – sowohl für Neubaugebiete als auch für die Sanierung bestehender Quartiere. Während Kalte Nahwärmenetze in Neubauquartieren bereits häufiger zum Einsatz kommen, sind sie im Bestand noch eher die Ausnahme. Doch auch hier bieten sie eine vielversprechende Alternative zu dezentralen Wärmepumpen-Lösungen, insbesondere bei der quartiersbezogenen Sanierung ganzer Stadtteile.

Die optimale Lösung für die lokale Wärmeversorgung hängt stets von den Randbedingungen ab. Ist beispielsweise eine Abwärmequelle auf hohem Temperaturniveau vorhanden, können konventionelle Wärmenetze die bessere Wahl sein. In Gebieten mit sehr geringer Wärmebedarfsdichte sind dezentrale Wärmepumpen-Lösungen oft überlegen.

Für ganze Quartiere können kalte Nahwärmenetze eine interessante Alternative sein. Sie ermöglichen die gemeinsame Nutzung verschiedener Wärmequellen und können sowohl Heizen als auch Kühlen unterstützen. Besonders bei der quartiersbezogenen Sanierung lassen sich so mehrere Gebäude in ein gemeinsames Versorgungskonzept einbinden.

Wärmepumpen im Kalten Nahwärmenetz können direkt an den dynamischen Spotmarkt gekoppelt werden

Die ait Group hat die Entwicklung eines neuen, KI-basierten Energiemanagementsystems speziell für Betriebsnetze von Wärmepumpen maßgeblich begleitet. Es kann die Leistung wattgenau passend zur Stromlast bereitstellen und angeschlossene Energieerzeuger wie Wärmepumpen und PV-Anlagen nehmen am Spotmarkt teil. Man geht davon aus, dass das Wärmepumpen-Betriebsnetz im Zusammenwirken mit dem innovativen Home Energy Management System die Heizkosten, für die an das Kalte Wärmenetz angeschlossenen Gebäude selbst bei den momentanen Energiepreisen im Vergleich zu einem Gasbrennwertkessel deutlich senken wird. 25 bis 30 Prozent sind als Zielgröße anvisiert.

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Mehrere Faktoren des innovativen Energiemanagement-Systems zahlen auf die verbesserte Effizienz und Rentabilität des Kalten Wärmenetzes ein. Zum einen sind die Geräte im Betriebsnetz wattgenau steuer- und regelbar, soll heißen, die Leistung wird immer passend zur Stromlast bereitgestellt. Zum anderen nehmen sie direkt am dynamischen Strommarkt teil. Der Strom wird also vor allem dann bezogen, wenn er am günstigsten ist – oder am Ende gar in den negativen Bereich gefallen ist. Selbstverständlich sind die Wärmepumpen auch vom Verteilnetzbetreiber netzdienlich ansteuerbar.

Trotz der Herausforderungen bei der Planung bieten kalte Nahwärmenetze in Kombination mit Wärmepumpen großes Potenzial für eine energieeffiziente Wärmeversorgung mit erneuerbaren Wärmequellen. Besonders bei der Versorgung mehrerer Gebäude können sie eine sinnvolle Alternative zu einzelnen Wärmepumpenanlagen sein.

Der Ausbau Kalter Wärmenetze hängt jedoch nicht nur von technologischen Aspekten ab, sondern auch von politischen Rahmenbedingungen und einer strategischen Planung auf kommunaler Ebene. Eine kommunale Wärmeplanung, die die Vorteile kalter Nahwärmenetze berücksichtigt, kann einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Klimaneutralitätsziele leisten.

Nur durch eine enge Abstimmung zwischen Kommunen, Energieversorgern, Planern sowie Immobilienbesitzerinnen und -besitzern lassen sich die Vorteile kalter Nahwärmenetze optimal nutzen und in eine ganzheitliche Strategie für die kommunale Wärmewende integrieren.

Für Kommunen, Wohnungsbaugesellschaften und Immobilienbesitzer können kalte Nahwärmenetze eine interessante Lösung für die gemeinsame Wärmeversorgung sein. Sie ermöglichen die Nutzung verschiedener erneuerbarer Wärmequellen und können auch zur Kühlung der angeschlossenen Gebäude eingesetzt werden.

Die Planung und Umsetzung solcher Projekte erfordern eine sorgfältige Abstimmung. Ob sich die Investition wirtschaftlich lohnt, hängt unter anderem von den Investitionskosten, dem Wärmebedarf und der Effizienz des Gesamtsystems ab.

Sprich uns einfach an. Gemeinsam mit erfahrenen Branchenpartnern entwickeln wir ein passendes Energiekonzept für dein Neubau- oder Bestandsquartier. Dabei prüfen wir auch, ob ein kaltes Nahwärmenetz in Kombination mit Wärmepumpen die passende Lösung ist.