Die Energiewende ist im Strombereich schon auf gutem Wege, in punkto Wärmeversorgung gibt’s aber noch erheblichen Nachholbedarf. Dabei lassen sich diese beiden Sektoren ganz wunderbar verbinden. Insbesondere wenn klimaneutraler Ökostrom für die komplett emissionsfreie Wärmeerzeugung mittels Wärmepumpen zum Einsatz kommt. Mehrere Vorzeigeprojekte von naturstrom beweisen, wie sich mit diesem Ansatz Strom und Wärme, Heiz- und Kühltechnik sowie Ökonomie und Ökologie optimal zusammenbringen lassen.
Wärmepumpen sind aufgrund ihrer Kostenvorteile mittlerweile das am weitesten verbreitete Heizsystem in neugebauten Ein- und Zweifamilienhäusern.
Ganze Quartiere, die mit zentralen oder vielen individuellen Wärmepumpen arbeiten, gibt es trotz ihrer vielen Vorteile dagegen noch selten. Wir von naturstrom arbeiten jedoch daran, dass sich das ändert! Deswegen wollen wir euch von den Möglichkeiten erzählen, die wir so nutzen. 👇
Variante I: Kalte Nahwärme – dezentral, effizient und individuell
Kalte Nahwärmenetze verdanken ihren Namen der vergleichsweise geringen Temperatur des geführten Wassers. Aber wie passen diese Kälte und grüne Wärmeerzeugung zusammen?
Wichtig: Ein kaltes Nahwärmenetz verantwortet eben nicht die Heizwassertemperatur, sondern liefert eine effiziente Wärmequelle für einzelne Wärmepumpen in den angeschlossenen Gebäuden des Quartiers. In einem unterirdischen Leitungssystem fließt dafür ein Gemisch aus Wasser und Glykol – die sogenannte Sole – zwischen den Gebäuden und den eingebrachten Erdwärmesonden hin und her.
Die Sonden nutzen die natürliche Erdwärme, um die Sole vorzuwärmen. Die ganzjährig weitgehend konstanten Temperaturen des Erdreichs von 8 bis 10 Grad Celsius liefern so eine ideale Voraussetzung, um angeschlossene Wärmepumpen effizient zu betreiben.
Die Rohre müssen hierfür nicht extra gedämmt werden, vielmehr hilft das umgebende Erdreich noch dabei, die Energieeffizienz zu verbessern, da über die gesamte Länge Erdwärme aufgenommen wird. So lassen sich Kosten beim Bau sparen. Ein weiterer zentraler Vorteil dieser Versorgungs-Variante ist, dass die Gebäude etappenweise gebaut und angeschlossen werden können. Gerade in Neubaugebieten mit individuell geplanten Ein- und Zweifamilienhäusern ist das attraktiv. Denn diese entstehen oft über mehrere Jahre.
Günstiger Betrieb
In den angeschlossenen Häusern erhitzen dezentrale Wärmepumpen die vorgewärmte Sole im nächsten Schritt. Die eingestellte Vorlauftemperatur kann dank der warmen Ausgangsquelle mit vergleichsweise geringem Stromaufwand erreicht werden.
Besonders interessant: Im Sommer können die Kreisläufe auch umgekehrt werden, sodass Bewohner:innen ihre Wärmepumpe auch zum Kühlen nutzen können. Die abgeführte Wärme kann dann ins Wärmenetz zurückfließen.
Dank dem Verbund im Quartier sowie zentralen Wärmespeichern sind kalte Nahwärmenetze erheblich besser steuerbar als Einzellösungen. Energie lässt sich so zwischenspeichern, teilweise sogar saisonal, also über mehrere Monate. Schon durch diese Wärme-Zwischenspeicherung werden die Wärmepumpen zu einem gewissen Grad flexibilisiert.
Aus der Praxis
Wie kalte Nahwärme aussehen kann, zeigt naturstrom etwa bei dem Neubauprojekt im baden-württembergischen Reichenbach an der Fils. Hier heizt ein kaltes Nahwärmenetz 41 Häusern in einem Wärmepumpenquartier klimafreundlich ein – oder kühlt sie bei Bedarf nachhaltig ab. Als Wärmequelle dient ein Erdwärme-Kollektor, der in 1,5 Metern Tiefe auf einer 0,4 Hektar großen Ackerfläche verlegt wurde. Das Areal ist nach der Einbringung des Kollektors wieder uneingeschränkt landwirtschaftlich nutzbar. Auf den Dächern der Gebäude wurden zudem Photovoltaik-Anlagen installiert, die im Verbund mit Batteriespeichern und dem Wärmepumpensystem für eine dezentrale, klimaneutrale und gekoppelte Energieversorgung vor Ort sorgen.
Variante II: Mit Heizzentrale zur emissionsfreien Wärme
Im alternativen Wärmepumpen-Energiekonzept wird aus dem „kalten“ ein „lauwarmes Wärmenetz“ – und das ändert eine ganze Menge. Hier versorgt eine Heizungszentrale das angeschlossene Wärmenetz mit der gesamten Heizwärme. Statt dezentrale Versorgung über einzelne Wärmepumpen in angeschlossenen Gebäuden gibt es dann nur eine oder zwei Großwärmepumpen, die die nötige Wärme erzeugen.
Dieser Ansatz funktioniert sowohl mit Quartieren aus einzelnen Doppel- und Reihenhäusern als auch im Geschosswohnungsbau. 👇
LÜCK: Zentrale Abwasserwärme-Nutzung
Im Wohnquartier LÜCK in Köln-Ehrenfeld etwa liefert eine Großwärmepumpe klimafreundliche Wärme für 216 Wohnungen. Sie nutzt hierbei eine in Deutschland bislang kaum gebräuchliche Energiequelle: Abwasser. Diese Ressource fließt nur wenige Meter entfernt – passenderweise unter der Äußeren Kanalstraße. Ein Wärmetauscher von UHRIG Energie entzieht dort dem vorbeifließenden Abwasser auf einer Länge von rund 120 Metern Wärmeenergie und liefert sie an die Wärmepumpe in der Heizzentrale des Quartiers. Diese hebt die Temperatur auf etwa 40 Grad an, was dank eines guten Dämmstandards schon fürs Heizen ausreicht.
Das quartierseigene Wärmenetz bringt die Wärme dann in die einzelnen Wohneinheiten. Die Trinkwasserbereitung über das bereits erreichte Temperaturniveau leisten Wohnungsstationen. So muss die zentrale Wärmepumpe keine hohen Temperaturen bereitstellen und bleibt besonders effizient.
Der benötigte Strom für die Heizzentrale kommt zu einem Teil bereits direkt vom Dach der Mehrparteienhäuser: Photovoltaikanlagen mit rund 100 Kilowatt peak erzeugen dort urbanen Solarstrom. Den restlichen Ökostrom für das Heizsystem liefern wir über das öffentliche Netz, wobei wir beim Betrieb der Großwärmepumpe und der ergänzenden Power-to-Heat-Anlage – einer Art extra elektrischen Heizstab – auch niedrige Börsenstrompreise berücksichtigen können. Das heißt, wir nutzen Ökostrom, wenn er gerade besonders reichlich vorhanden und entsprechend günstig ist. So wird die Wärmeversorgung dank dynamischem Strombezug günstiger.
Kokoni One: Wärmenetz für Doppel- und Reihenhäuser
Auch beim Quartier Kokoni One im Nordosten Berlins ermöglicht eine zentrale Heizungslösung fossilfreie Wärmeversorgung. 84 Doppel- und Reihenhäuser sind dort in einem 1.200 Meter langem Wärmenetz verbunden, das Geothermie und Sonnenenergie erneuerbar versorgen.
Auf dem Quartiersgelände – bzw. darunter – entziehen 68 Erdwärmesonden dem Boden in einer Tiefe von bis zu 100 Metern Energie. Dort – ähnlich wie beim Kölner Abwasser – fällt die Temperatur der Wärmequelle selten unter 10 Grad Celsius. Diese Energie wird in die Heizzentrale geleitet, wo zwei zentrale Wärmepumpen die Temperatur auf effiziente 40 Grad anheben. Wie beim Quartier LÜCK deckt das bereits den Heizbedarf. Die effiziente Fahrweise ist auch möglich, weil in beiden Fällen die Trinkwarmwasserbereitung durch Wohnungsstationen geleistet wird und so von der Heizung entkoppelt wurde.
Auch das Berliner Vorzeige-Quartier erntet Sonnenenergie: Dachintegrierte Photovoltaikanlagen mit 410 Kilowatt peak liefern rund ein Drittel des vor Ort benötigten Stroms. Möglich ist das auch, weil die Anlagen zusammengeschlossen sind und der Strom so besonders effizient genutzt werden kann.
Fazit
Fest steht: Wärmepumpen-Quartiere bieten besondere Chancen für die Wärmewende – sowohl im Geschosswohnungsbau als auch in freistehenden oder Reihenhäusern. Die gemeinschaftlichen Konzepte machen es möglich, lokale Energiequellen besonders effizient zu nutzen – gleich ob Solarenergie, Geothermie oder Abwasserwärme. Auf die einzelne Wohneinheit runtergebrochen sind die Installations- und vor allem Betriebskosten so langfristig günstiger als nicht-erneuerbare Alternativen.
