Kalte Nahwärme (Anergienetze)
Funktion, Vorteile und Praxis
Kalte Nahwärmenetze, auch Anergienetze oder Wärmenetze der 5. Generation (5GDHC), kombinieren Netztemperaturen nahe der Umgebung mit dezentralen Wärmepumpen. So entsteht eine Infrastruktur, die Quartiere mit minimalen Verlusten gleichzeitig heizt und kühlt.
Was ist kalte Nahwärme?
Ein kaltes Nahwärmenetz arbeitet mit Netztemperaturen nahe der Umgebungstemperatur, in den meisten Fällen zwischen −5 und +20 °C. Anders als bei der klassischen Fernwärme wird die Wärme nicht zentral auf Endtemperatur gebracht, sondern dezentral im Gebäude über eine Wärmepumpe bereitgestellt. International ist dafür der Begriff 5th Generation District Heating and Cooling (5GDHC) gebräuchlich, im deutsch- und vor allem im schweizerischen Sprachraum die Bezeichnung Anergienetz.
Anergie und Exergie: Der Name Anergienetz leitet sich aus der Thermodynamik ab. Anergie ist der Anteil einer Energie, der sich nicht mehr in Arbeit umwandeln lässt. Wärme auf Umgebungstemperatur besteht nahezu vollständig aus Anergie – sie ist „niederwertig“, aber dank Wärmepumpe nutzbar. Genau das transportiert ein Anergienetz: Wärme auf dem Niveau des umgebenden Erdreichs.
Abgrenzung zum Low-Ex-Netz: Der häufig synonym verwendete Begriff Low-Ex bezeichnet streng genommen ein Netz der 4. Generation, das ohne dezentrale Wärmepumpen auskommt. Das Unterscheidungsmerkmal der kalten Nahwärme ist die zwingend dezentrale Wärmepumpe in jedem beheizten Gebäude.
Wie funktioniert ein Anergienetz?
Im Rohrsystem zirkuliert ein Wärmeträger – Wasser oder eine frostsichere Wasser-Glykol-Mischung (Sole) – auf niedrigem Temperaturniveau. Umwelt- und Abwärmequellen speisen Wärme ein; jedes Gebäude entnimmt sie über eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe und hebt sie lokal auf Heiz- bzw. Trinkwarmwassertemperatur an. Weil das Netz so kalt ist, können ungedämmte oder gering gedämmte Kunststoffrohre (z. B. PE 100, PE-Xa) verlegt werden.
Bidirektional und prosumerfähig: Die geringe Netztemperatur ermöglicht einen bidirektionalen Betrieb. Jedes angeschlossene Gebäude ist nicht nur Verbraucher, sondern potenzieller Lieferant – ein Prosumer. Abwärme aus der Gebäudekühlung kann direkt den Heizbedarf benachbarter Gebäude decken.
Mögliche Energiequellen
- Oberflächennahe Geothermie über Erdsonden (50–200 m) oder Flächenkollektoren
- Grund- und Oberflächenwasser sowie Abwasser
- Industrielle Abwärme und Niedertemperatur-Abwärme, z. B. aus Rechenzentren oder Kälteanlagen
- Solarthermie und PVT-Kollektoren zur Regeneration der Quelle
- Saisonale Speicher: Sommerwärme einlagern und im Winter nutzen
Fernwärme, Nahwärme und kalte Nahwärme im Vergleich
Die folgende Übersicht ordnet die kalte Nahwärme gegenüber den etablierten Hochtemperaturnetzen ein. Entscheidend sind das Temperaturniveau und die daraus folgenden Verluste, die Erzeugungsstruktur sowie die Fähigkeit zu kühlen.
| Kriterium | Fernwärme | Nahwärme | Kalte Nahwärme (5GDHC) |
|---|---|---|---|
| Netztemperatur | 80–130 °C | 60–90 °C | −5 bis +20 °C |
| Wärmeverluste | hoch | mittel | sehr gering |
| Erzeugung | zentral | meist zentral | dezentral (Wärmepumpen) |
| Quellen | KWK, Biomasse, Abwärme | Biomasse, Solarthermie, KWK | Geothermie, Wasser, Abwärme |
| Kühlfunktion | selten | selten | integriert (Free Cooling) |
| Flexibilität | gering | mittel | hoch (bidirektional) |
Sektorenkopplung und Bedarfsausgleich im Quartier
Da in jedem Gebäude eine Wärmepumpe arbeitet, koppelt kalte Nahwärme den Wärme- eng mit dem Stromsektor. Das Netz lässt sich unabhängig von den Vorlauftemperatur-Anforderungen einzelner Gebäude betreiben, weil die Temperaturanpassung erst vor Ort erfolgt. Das erleichtert die Einbindung von PV-Strom und Power-to-Heat.
Ein besonderer Hebel liegt im Lastausgleich: Wärme- und Kältebedarfe verschiedener Gebäude können sich gegenseitig ausgleichen. Überschusswärme aus einem Netzabschnitt wird in einem anderen genutzt – das senkt die Last auf die zentrale Quelle und kann die Zahl der Geothermiebohrungen reduzieren.
Kalte Nahwärme in der Praxis: Verbreitung in Deutschland
Kalte Nahwärme ist keine reine Theorie mehr. Eine Markterhebung erfasste rund 53 kalte Nahwärmenetze in Deutschland. Etwa 60 % davon sind kürzer als 2 km; das kleinste erfasste Netz misst nur 150 m und versorgt vier Gebäude, das längste geplante ist das Areal Berlin-Tegel mit rund 12,5 km. Ein Großteil der Netze stellt Wärme und Kälte zugleich bereit.
Effizienz: Untersuchungen früher Anlagen zeigen Jahresarbeitszahlen (JAZ) der Wärmepumpen von typischerweise 4 bis 5, in Spitzen bis 6. Eine JAZ von 4 bedeutet: Aus 1 kWh Strom werden rund 4 kWh Nutzwärme.
Kalte Nahwärme in der Praxis: Verbreitung in Deutschland
Kalte Nahwärme ist keine reine Theorie mehr: In Deutschland ist die Zahl realisierter und geplanter Netze in den letzten Jahren deutlich gewachsen, parallel zur Verbreitung der Wärmepumpentechnik. Die meisten Netze versorgen Quartiere und stellen Wärme und Kälte zugleich bereit.
Leuchtturmprojekt Berlin TXL / Schumacher Quartier: Auf dem ehemaligen Flughafengelände Tegel entsteht eines der größten Niedertemperatur- bzw. LowEx-Netze Deutschlands mit rund 12 km Länge für über 5.000 Wohnungen. Das Netz arbeitet im Sommer um 20 °C und im Winter um 40 °C und bindet Geothermie, Abwärme, Abwasserwärme und Umweltenergie ein; die Nutztemperatur entsteht über dezentrale Wärmepumpen in den Gebäuden (Prosumer-Prinzip).
Effizienz: Wasser-Wasser-Wärmepumpen erreichen dank günstiger Quelltemperaturen typische Jahresarbeitszahlen (JAZ) von 4 bis 5. Eine JAZ von 4 bedeutet: Aus 1 kWh Strom werden rund 4 kWh Nutzwärme.
Förderung und kommunale Wärmeplanung
BEW-Förderung: Wärmenetze, die überwiegend aus erneuerbaren Energien oder Abwärme gespeist werden, sind über die Bundesförderung für effiziente Wärmenetze (BEW) förderfähig. Die systemische Förderung (Modul 2) deckt bis zu 40 % der förderfähigen Investitionskosten; Machbarkeitsstudien und Transformationspläne (Modul 1) bis zu 50 %. Förderbedingungen ändern sich – der aktuelle Stand ist vor Antragstellung beim BAFA zu prüfen.
Als lokale, emissionsarme Infrastruktur passt kalte Nahwärme gut in die kommunale Wärmeplanung und in Neubau- sowie Mischquartiere mit gleichzeitigem Wärme- und Kältebedarf.
Planung mit berta & rudi
Ob kalte Nahwärme am Standort wirtschaftlich ist, entscheidet sich in der Konzeptphase über Lastprofile, Quellenverfügbarkeit und den Variantenvergleich. Mit berta & rudi lassen sich stündlich aufgelöste Lastgänge erzeugen, zentrale und dezentrale Versorgungsvarianten gegenüberstellen und Wirtschaftlichkeit sowie CO₂ in Minuten bewerten, als belastbare digitale Grundlage für die Entscheidung
FAQ: Kalte Nahwärme
Fernwärme arbeitet mit hohen Netztemperaturen (80–130 °C) und entsprechend höheren Verlusten. Kalte Nahwärme nutzt Temperaturen nahe der Umgebung (−5 bis +20 °C): Die Verluste sinken stark und das Netz kann zusätzlich kühlen. Die Endtemperatur entsteht dezentral über Wärmepumpen im Gebäude.
Geothermie (Erdsonden, Kollektoren), Grund- und Oberflächenwasser, Abwasser, industrielle Abwärme – etwa aus Rechenzentren – sowie Solarthermie und saisonale Speicher. Kombinationen erhöhen Effizienz und Versorgungssicherheit.
Grundsätzlich ja, besonders bei guter Gebäudehydraulik und der Nachrüstung von Wärmepumpen. Am einfachsten ist die Integration in Neubauquartieren, wo niedrige Systemtemperaturen ohnehin geplant werden.
Dank günstiger Quelltemperaturen erreichen die Wärmepumpen typische Jahresarbeitszahlen von 4 bis 5. Das senkt den Stromverbrauch je gelieferter Kilowattstunde Wärme deutlich.
Da die Betriebskosten überwiegend aus dem Wärmepumpenstrom entstehen, beeinflussen Strompreise sie direkt. PV-Eigenstrom, Lastmanagement und eine effiziente Auslegung verbessern die Gesamtwirtschaftlichkeit.
Ausblick: Automatisierte Wärmenetzplanung
Wir haben Algorithmen zur automatischen Optimierung von Wärmenetzen entwickelt und integrieren diese derzeit in berta & rudi. Damit können berta & rudi verschiedene Varianten zentraler und dezentraler Energieversorgung effizient berechnen und gegenüberstellen.
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