Großwärmepumpen – Treiber der Wärmewende in Fernwärmenetzen

In Deutschland ist die Wärmepumpe inzwischen die meistverkaufte Heiztechnik. Kaum ein Neubau kommt ohne sie aus, und auch viele Bestandsgebäude werden nachgerüstet. Doch da geht noch mehr: mit Großwärmepumpen. Im Gegensatz zu haushaltsüblichen Wärmepumpen erreichen diese Leistungen im Megawatt-Bereich und können ganze Stadtteile oder Netzabschnitte mit Wärme versorgen.

Die Wärmewende gehört zu den zentralen Stellschrauben der Energiewende: Rund ein Drittel des Endenergieverbrauchs in Deutschland entfällt auf Raumwärme und Warmwasser. Gleichzeitig stehen viele Städte und Versorger vor der Herausforderung, fossile Wärmeerzeugung in klimafreundliche Systeme zu überführen. Eine Lösung können hier Großwärmepumpen sein, die als Grundlastlieferant fungieren und, wenn sie mit Ökostrom betrieben werden, eine nahezu klimaneutrale Wärmeversorgung ermöglichen.

Reallabor und echte Anwendungsfälle

In vielen skandinavischen Städten sind Großwärmepumpen bereits Realität: Projekte in Schweden, Dänemark oder Finnland zeigen, dass große Wärmepumpen Wärme aus Seen, Flüssen oder industriellen Quellen effizient in Fernwärmenetze einspeisen können. Beispiel Esbjerg: Dort betreibt MAN Energy Solutions die derzeit größte Meerwasserwärmepumpe der Welt. Mit 60 bis 70 Megawatt Heizleistung versorgt die Pumpe 25.000 Haushalte über ein Fernwärmenetz mit 90 Grad Celsius heißem Wasser.

Auch in Deutschland laufen derzeit ähnliche Projekte. Im Reallabor der Energiewende „Großwärmepumpen in Fernwärmenetzen – Installation, Betrieb, Monitoring und Systemeinbindung“ beispielsweise werden fünf Anlagen an unterschiedlich strukturierten Standorten an Fernwärmenetze angebunden. Das Reallabor startete 2021 und läuft noch bis 2028. Neben technischen Erkenntnissen soll in Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen herausgefunden werden, wie regulatorische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen angepasst werden müssen, um Großwärmepumpen im Fernwärmemarkt zu etablieren. Ziel ist ein nachhaltiger und wirtschaftlich effektiver Beitrag zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung in Deutschland. Standorte sind Stuttgart, Mannheim, Rosenheim sowie Berlin-Neukölln und -Köpenick.

In Köln-Niehl plant RheinEnergie eine Flusswasser-Wärmepumpe mit bis zu 150 Megawatt thermischer Leistung, laut Angaben des Energieversorgers die größte Anlage ihrer Art in Europa. Genutzt wird das Rheinwasser als Wärmequelle, um damit bis zu 50.000 Haushalte zu versorgen. Nach jetzigem Stand soll 2026 der Bau beginnen; die Inbetriebnahme ist für 2028 geplant.

Förderung und politische Rahmenbedingungen müssen stimmen
Diese Projekte zeigen: Großwärmepumpen längst keine Zukunftstechnologie mehr, sondern setzen heute schon Maßstäbe. Doch trotz ihres Potenzials gilt es eine Reihe von Herausforderungen zu bewältigen:

• Wärmequellen und Effizienz: Je nach Quelle (Luft, Wasser oder Abwasser) variieren Effizienz und Wirtschaftlichkeit. Besonders konstant verfügbare Quellen wie Grundwasser oder industrielle Abwärme sind technisch vorteilhaft, erfordern aber aufwändige Genehmigungsprozesse.
   
• Planung und Integration: Großwärmepumpen müssen passgenau auf Netzbedingungen, Temperaturanforderungen und lokale Wärmequellen ausgelegt werden. Standardisierte Planungsprozesse fehlen bislang weitgehend.
   
• Wirtschaftlichkeit: Bei hohen Investitionskosten rentiert sich der Betrieb heutiger Anlage ohne Förderprogramme häufig nur schwer. Entsprechend spielen staatliche Förderungen und politische Rahmenbedingungen eine große Rolle beim Markthochlauf.

Dennoch sind Großwärmepumpen mehr als eine technologische Spielerei: Sie verbinden erneuerbare Energiequellen, intelligente Netzsteuerung und Infrastrukturumwandlung zu einem Baustein der klimafreundlichen Wärmeversorgung. In Kombination mit Wärmespeichern, Abwärme-Nutzung und grünem Strom können sie helfen, fossile Wärmeerzeugung zurückzufahren und langfristige Versorgungssicherheit zu erreichen.