Was ist Fernwärme? Bedeutung, Arten und Vorteile __

Für Städte, Quartiere und größere Gebäude gewinnt Fernwärme zunehmend an Bedeutung. Sie kann die Versorgung mit Heizwärme und Warmwasser effizient bündeln und unterschiedliche Energiequellen in ein gemeinsames System einbinden. Gleichzeitig stellen sich für Kommunen, Betreiber und Gebäudeeigentümer wichtige Fragen: Welche Arten von Fernwärme gibt es? Wo liegen die Vorteile und Nachteile der Fernwärme? Und welche Rolle spielt sie künftig in der Wärmeversorgung Dieser Beitrag ordnet die wichtigsten Grundlagen verständlich ein und gibt einen kompakten Überblick über die technische sowie internationale Entwicklung.  

Was bedeutet Fernwärme?

Fernwärme bedeutet, dass Wärme außerhalb der versorgten Gebäude erzeugt und über gut isolierte Rohrleitungen an mehrere Abnehmer verteilt wird. Sie ist keine eigene Energiequelle, sondern eine Form der Wärmeversorgung. Die benötigte Wärme kann unter anderem aus fossilen Energieträgern, erneuerbaren Energien oder industrieller Abwärme stammen.

Im Gegensatz zur lokalen Wärmebereitstellung – etwa durch einzelne Heizkessel in jedem Haus – erfolgt die Erzeugung der benötigten Wärme bei der Fernwärme in großen Heizkraftwerken oder Energiezentralen. Von dort gelangt sie meist als heißes Wasser zu den angeschlossenen Gebäuden, wo sie für Raumheizung und Warmwasser genutzt wird. Fernwärme kommt daher vor allem in Quartieren, Stadtteilen und dicht besiedelten Gebieten zum Einsatz.

Damit unterscheidet sie sich grundlegend von dezentralen Heizlösungen, bei denen die Wärme direkt im Gebäude erzeugt wird. Bei der zentralen oder dezentralen Planung von Fernwärme bestimmen Einsatzgebiet und Versorgungsstruktur, welches Konzept geeignet ist. Der Unterschied zwischen Fernwärme und Nahwärme liegt vor allem in Reichweite, Größe und Komplexität des Versorgungssystems.

Das Grundprinzip der Fernwärmeversorgung

Die Fernwärmeversorgung basiert auf einem klar strukturierten technischen Ablauf, der von der zentralen Wärmeerzeugung bis zur Wärmeübergabe im Gebäude reicht. Wie Fernwärme funktioniert, lässt sich anhand von drei aufeinanderfolgenden Schritten beantworten:

• Zentrale Wärmeerzeugung: Die Wärme wird in Heizkraftwerken, Heizwerken oder anderen zentralen Anlagen erzeugt. Typisch ist der Einsatz der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), bei der durch die Verbrennung von Brennstoffen, beispielsweise Erdgas oder Biomasse, gleichzeitig Strom und nutzbare Wärme entstehen. Auch Müllverbrennungsanlagen und industrielle Abwärme werden als Wärmequellen genutzt. Die Wärme wird meist in Form von heißem Wasser, seltener als Dampf, für den Transport bereitgestellt.
• Transport über das Primärnetz: Das heiße Wasser oder der Dampf wird über ein weit verzweigtes, überwiegend unterirdisches Rohrleitungssystem zu den angeschlossenen Gebäuden transportiert. Die Leitungen sind wärmegedämmt, um Wärmeverluste der Fernwärme auf dem Weg zum Verbraucher möglichst gering zu halten. Die Entfernung zwischen Erzeuger und Verbraucher kann dabei mehrere Kilometer betragen. Vorisolierte Rohrsysteme unterstützen einen möglichst verlustarmen Wärmetransport.
• Hausanschluss und Wärmeübergabe: Am Gebäude erfolgt der Anschluss über eine Hausanschlussleitung. Die Fernwärmeübergabestation überträgt die angelieferte Wärme in der Regel über einen Wärmetauscher an das hausinterne Heizsystem und trennt beide Kreisläufe hydraulisch voneinander. Je nach Ausführung regelt sie Druck, Temperatur und Durchflussmenge und misst die gelieferte Wärmemenge für die Abrechnung. Sicherheits- und Regelungseinrichtungen unterstützen einen störungsfreien Betrieb. Das abgekühlte Wasser fließt über den Rücklauf zur Erzeugungsanlage zurück und wird erneut erhitzt.

Mit dieser technischen Infrastruktur ermöglicht Fernwärme eine zuverlässige und komfortable Versorgung von Gebäuden mit Raumwärme und Warmwasser, insbesondere in urbanen Gebieten und bei größeren Liegenschaften.

Welche Arten von Fernwärme gibt es? 

Fernwärme lässt sich nach der eingesetzten Energiequelle in verschiedene Kategorien unterteilen. Die Wahl der Wärmequelle beeinflusst wesentlich die wirtschaftliche und ökologische Bilanz der Versorgung. Dabei können einzelne Quellen zum Einsatz kommen oder mehrere Wärmequellen in einem System kombiniert werden. Woraus Fernwärme besteht, hängt unter anderem von den regionalen Voraussetzungen und verfügbaren Ressourcen ab.

Fossile Fernwärme 

Traditionell basiert ein Großteil der Fernwärmeversorgung auf fossilen Energieträgern wie Erdgas und Kohle. In zentralen Heizkraftwerken oder Blockheizkraftwerken werden diese Brennstoffe verbrannt, um Wärme und häufig auch Strom durch (Kraft-Wärme-Kopplung) zu erzeugen. Fossile Fernwärme ist weit verbreitet, verursacht jedoch abhängig vom eingesetzten Brennstoff erhebliche CO₂-Emissionen. Die Dekarbonisierung der Fernwärme zielt deshalb darauf ab, fossile Quellen schrittweise zu ersetzen oder ihren Anteil zu reduzieren.

Fernwärme aus erneuerbaren Energien 

Der Anteil erneuerbarer Energien in der Fernwärmeversorgung wächst kontinuierlich. Bei grüner Fernwärme stammen wesentliche Teile der Wärme aus erneuerbaren Wärmequellen oder nutzbarer Abwärme. Zu den wichtigsten erneuerbaren Wärmequellen zählen:

• Biomasse: Die Verbrennung von Holz, Pellets oder anderen organischen Reststoffen kann erneuerbare Wärme bereitstellen. Ihre Umweltbilanz hängt unter anderem von Herkunft, Verarbeitung und Transport der Biomasse ab.
• Geothermie: Tiefengeothermische Anlagen nutzen die natürliche Erdwärme, um Heizwasser bereitzustellen. Besonders in Regionen mit geeigneter Geologie kann Geothermie kontinuierlich Wärme für die Versorgung bereitstellen.
• Solarthermie: Großflächige Solarkollektoren wandeln Sonnenenergie in Wärme um, die in das Netz eingespeist wird. In Kombination mit saisonalen Wärmespeichern kann Solarthermie einen relevanten Anteil der Jahreswärmemenge abdecken.

Welche erneuerbaren Wärmequellen eingesetzt oder miteinander kombiniert werden, hängt von den regionalen Voraussetzungen und der vorhandenen Infrastruktur ab. 

Fernwärme aus Abwärme 

Ein weiteres bedeutendes Potenzial bietet die Einbindung industrieller Abwärme. In vielen Industrieprozessen fällt überschüssige Wärme an, die vor Ort nicht vollständig genutzt werden kann. Auch Abwärme aus Rechenzentren kann für die Wärmeversorgung erschlossen werden. Wird sie in das Versorgungssystem eingespeist, reduziert sich der Bedarf an zusätzlich erzeugter Energie und die Effizienz des Gesamtsystems kann steigen. Die Nutzung industrieller Abwärme ist ein wichtiger Baustein für die Transformation der Wärmeversorgung. 

Fernwärme: Vorteile und Nachteile im Überblick 

Fernwärme kann eine effiziente und komfortable Form der Wärmeversorgung sein. Welche Vorteile und Nachteile Fernwärme bietet, hängt jedoch von den eingesetzten Wärmequellen, der örtlichen Infrastruktur, dem Anbieter und den Vertragsbedingungen ab. Eine pauschale Bewertung ist daher nicht möglich.

Vorteile von Fernwärme 

Fernwärme verbindet technische Effizienz und Nutzerkomfort mit der Möglichkeit, erneuerbare Energien und Abwärme in die Wärmeversorgung einzubinden. Die wichtigsten Vorteile von Fernwärme im Überblick:

• Energieeffizienz durch zentrale Erzeugung: Die Wärme wird in großen Heizkraftwerken häufig im Kraft-Wärme-Kopplungs-Verfahren (KWK) erzeugt. Dabei entsteht neben Wärme gleichzeitig Strom. Durch die gekoppelte Produktion kann der eingesetzte Brennstoff effizient genutzt und ein hoher Gesamtwirkungsgrad erreicht werden.
• Integration unterschiedlicher Wärmequellen: Fernwärmesysteme können verschiedene Energiequellen integrieren, von Biomasse über Geothermie bis zu industrieller Abwärme. Dadurch lassen sich fossile Quellen schrittweise ergänzen oder ersetzen.
• Potenzial zur Reduktion von CO₂-Emissionen: Werden erneuerbare Energien oder bislang ungenutzte Abwärme eingesetzt, kann Fernwärme zur Verringerung der CO₂-Emissionen beitragen. Die tatsächliche Klimabilanz hängt jedoch von den genutzten Wärmequellen und der Effizienz des Gesamtsystems ab.
• Geringer Platzbedarf in Gebäuden: Im Vergleich zu klassischen Heizsystemen benötigen Fernwärmeübergabestationen nur sehr wenig Raum. Heizkessel, Brennstofflager oder Schornstein entfallen in der Regel. Dies ist gerade in dicht bebauten oder urbanen Gebieten von Vorteil.
• Versorgungssicherheit und geringerer Wartungsaufwand: Die zentrale Steuerung und Überwachung durch den Betreiber unterstützen eine hohe Betriebssicherheit. Störungen lassen sich zentral erfassen und bearbeiten. Für Endnutzer entfallen die eigene Brennstoffbeschaffung und die Wartung eines Heizkessels. Übergabestation und hausinterne Heizungsanlage müssen jedoch weiterhin kontrolliert und gewartet werden.
• Regionale Wertschöpfung: Werden lokale Wärmequellen genutzt und kommunale oder regionale Betreiber eingebunden, können Wertschöpfung und Investitionen in der Region bleiben.

Wie stark diese Vorteile von Fernwärme zum Tragen kommen, hängt von der Art der Wärmeerzeugung, der technischen Infrastruktur und den örtlichen Rahmenbedingungen ab.

Nachteile von Fernwärme und weitere Herausforderungen 

Fernwärme kann nur genutzt werden, wenn am jeweiligen Standort ein Anschluss vorhanden oder technisch realisierbar ist. Der erstmalige Anschluss ist häufig mit Investitionen für die Erschließung, die Hausanschlussleitung und die Übergabestation verbunden. Wie schnell sich diese Kosten amortisieren, hängt vom Gebäude und den örtlichen Bedingungen ab.

In vielen Regionen steht nur ein lokaler Anbieter zur Verfügung. Ein Wechsel des Versorgers ist daher meist nicht möglich. Hinzu kommen teilweise langfristige Vertragsbindungen und Preisregelungen, die von den Konditionen des jeweiligen Anbieters abhängen.

Auch die Wirtschaftlichkeit wird von der Anschluss- und Bebauungsdichte beeinflusst. Fernwärme eignet sich für dicht besiedelte Gebiete und größere Liegenschaften, während die Kosten pro Anschluss in dünn besiedelten Regionen steigen können. Die Umweltbilanz ist ebenfalls nicht automatisch positiv, sondern hängt wesentlich von den eingesetzten Wärmequellen und der Effizienz des Gesamtsystems ab.

Vorteile und Nachteile der Fernwärme im Vergleich 

Die wichtigsten Aspekte lassen sich damit wie folgt gegenüberstellen:

Ob die Vorteile der Fernwärme im konkreten Fall überwiegen, lässt sich daher nur anhand der örtlichen Anschlussmöglichkeiten, der eingesetzten Wärmequellen sowie der Kosten- und Vertragsbedingungen beurteilen.

Fernwärme im internationalen Vergleich 

Fernwärme ist weltweit ein etablierter Bestandteil der Wärmeversorgung. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) versorgt sie mehr als 600 Millionen Menschen und deckt rund zehn Prozent des globalen Endenergieverbrauchs für Wärme ab. Besonders stark verbreitet ist sie in Europa, China, Russland und Teilen Zentralasiens.

Die regionalen Unterschiede sind jedoch groß. Mehrere nordeuropäische Länder binden bereits verstärkt Bioenergie, Abwärme und Wärmepumpen ein. In China und Teilen Osteuropas prägen dagegen weiterhin kohle- und gasbasierte Bestandsanlagen die Fernwärmeversorgung. Island nutzt aufgrund seiner geologischen Voraussetzungen nahezu vollständig Geothermie für die Bereitstellung von Wärme.

Internationale Entwicklungsschwerpunkte und Herausforderungen 

Welche Arten von Fernwärme zum Einsatz kommen, hängt von regionalen Ressourcen, vorhandenen Infrastrukturen und politischen Rahmenbedingungen ab. Die IEA nennt Großwärmepumpen, Solarthermie, Geothermie, Wärmespeicher und die Nutzung industrieller oder urbaner Abwärme als wichtige Ansätze für die Dekarbonisierung der Fernwärme.

Als Beispiel führt die IEA Dänemark auf, wo große Solarthermieanlagen mit saisonalen Wärmespeichern kombiniert werden. In Deutschland und den Niederlanden werden Solarthermie, Speicher und Abwärme miteinander verbunden. In den USA unterstützt das Energieministerium kommunale und quartierbezogene Geothermieprojekte.

Hohe Anfangsinvestitionen, lange Amortisationszeiten und veraltete Infrastrukturen bremsen den Ausbau. Zu den Vorteilen der Fernwärme zählt zugleich, dass unterschiedliche Wärmequellen in einem System zusammengeführt und lokale Abwärmepotenziale genutzt werden können. Voraussetzung dafür sind geeignete regulatorische Rahmenbedingungen und eine koordinierte Planung.

Zusammenarbeit bei Fernwärmeprojekten 

Fernwärmeprojekte betreffen ein breites Spektrum an Stakeholdern und Entscheidungsträgern. Ihre Umsetzung erfordert eine enge Abstimmung zwischen öffentlichen und privaten Akteuren sowie eine frühzeitige Klärung der technischen, wirtschaftlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen.

Kommunale und regionale Verwaltungen übernehmen Aufgaben in der Wärmeplanung und schaffen planerische Rahmenbedingungen. Stadtwerke, Energieversorger und Netzbetreiber verantworten Planung, Finanzierung, Bau und Betrieb. Politische Entscheidungsträger und Regulierungsbehörden setzen übergeordnete Vorgaben und achten auf Transparenz sowie Verbraucherschutz.

Wohnungsunternehmen, Betreiber größerer Immobilien, öffentliche Einrichtungen sowie Industrie- und Gewerbebetriebe bringen ihre Anforderungen als Wärmeabnehmer ein. Unternehmen mit nutzbarer Abwärme können zusätzlich als Einspeiser relevant sein. Das Zusammenspiel dieser Akteure beeinflusst, wie Fernwärmeprojekte geplant und umgesetzt werden.

Fernwärme in der Praxis: Projekt Veksoe 

In Veksoe, nördlich von Kopenhagen in Dänemark, werden rund 400 Häuser an das örtliche Fernheizwerk angeschlossen. Das mehr als 15 Kilometer lange Rohrsystem verteilt das erwärmte Wasser innerhalb der Wohnsiedlung. Eine leistungsfähige Dämmung der erdverlegten Leitungen trägt dazu bei, Wärmeverluste zu begrenzen und den Energiebedarf des Heizwerks möglichst gering zu halten.

Die Betreiber entschieden sich deshalb für aquatherm energy. Bei dem System werden die PP-R- beziehungsweise PP-RCT-Mediumrohre werkseitig mit PUR-Schaum isoliert und von einem HDPE-Mantelrohr umschlossen. 

Das Projekt in Veksoe

Das Projekt in Veksoe

Technische Vorteile vorisolierter PP-R-Rohrsysteme für Fernwärme

Vorisolierte Rohrsysteme aus Polypropylen, etwa aus PP-R und PP-RCT, bieten bei der Verlegung und im Betrieb mehrere anwendungsbezogene Vorteile:

• Wärmeleitfähigkeit: Die geringe Wärmeleitfähigkeit des Materials trägt dazu bei, Wärmeverluste beim Transport zu begrenzen (aquatherm energy: Wärmeleitfähigkeit < 0,027 W/mK).
• Korrosionsverhalten: Die Rohre sind korrosionsbeständig und weisen keine materialbedingte Korrosion auf. Dies kann den Instandhaltungsaufwand reduzieren.
• Hydraulische Eigenschaften: Die glatte Rohrinnenfläche trägt zu günstigen Strömungsverhältnissen und geringen Druckverlusten bei.
• Montage: Das geringe Gewicht und die Flexibilität der Rohre erleichtern die Handhabung und können eine zügige Verlegung unterstützen.

Für das mehr als 15 Kilometer lange Rohrsystem waren insbesondere die geringe Wärmeleitfähigkeit, die Korrosionsbeständigkeit und die einfache Handhabung bei der Verlegung relevant. 

Fazit: Fernwärme als Baustein der Wärmeversorgung 

Fernwärme bündelt die Erzeugung und Verteilung von Wärme und versorgt vor allem Städte, Quartiere und größere Liegenschaften mit Raumwärme und Warmwasser. Dabei können unterschiedliche Wärmequellen in ein gemeinsames Versorgungssystem eingebunden werden. Die internationale Entwicklung zeigt, dass diese Form der Wärmeversorgung in vielen Regionen ausgebaut und technisch weiterentwickelt wird.

Eine ganzheitlich geplante Fernwärmeversorgung, in der verschiedene Energiequellen effizient kombiniert werden, kann erhebliche Einsparpotenziale bei der Wärmeerzeugung erschließen. Entscheidend für die Umsetzung sind eine abgestimmte Planung und Rohrsysteme, die den technischen Anforderungen des jeweiligen Projekts entsprechen.