Großwärmepumpen: Wärmenetze unabhängig von fossilen Energien

In der kommunalen Wärmeplanung im Südwesten sind Großwärmepumpen derzeit nahezu flächendeckend vorgesehen. Planung, Genehmigung, Finanzierung und Integration in die Netze stellen Kommunen, Versorger und Planer jedoch noch vor Herausforderungen. Um die Nutzung der Technologie voranzutreiben, gibt es seit kurzem ein landesweites Netzwerk aus Kommunen, regionalen Energieagenturen, Unternehmen, Behörden und Wissenschaft.

Die KEA Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg (KEA-BW) leitet das „Netzwerk Großwärmepumpen“. Mit den beiden Kompetenzzentren „Wärmewende“ und „Wasser und Boden“ verfügt die Landesenergieagentur über umfangreiches Know-how, was Großwärmepumpen und den Schutz von Gewässern angeht. Das nächste Netzwerktreffen ist am 5. März 2026 in Karlsruhe.

Für die künftige Wärmeversorgung von Privatpersonen, Unternehmen und Kommunen sind Wärmenetze ein wichtiger Baustein. Wer sich an ein Wärmenetz anschließt, benötigt keine eigene Heizungsanlage und keinen Raum zum Lagern von Brennstoffen mehr. Wärmenetze, ob neu oder bestehend, ermöglichen zudem die Integration erneuerbarer Energien und Abwärme. Bei bestehenden Wärmenetzen ist der Umstieg schneller umsetzbar als bei Einzelheizungen. Wird ein Wärmenetz umgerüstet, heizen je nach Größe des Gebiets im Idealfall viele tausende Haushalte auf einen Schlag klimafreundlicher.

Von fossil zu erneuerbar: Wärmenetze umrüsten

Derzeit sind Wärmenetze, häufig auch als Nah- oder Fernwärme bezeichnet, noch überwiegend fossil geprägt: Die Energie für sie stammt in Deutschland aktuell zu rund drei Vierteln aus Erdgas und Kohle, wobei in vielen Fällen die Kraft-Wärme-Kopplung zum Einsatz kommt. Damit steigt die Energieausbeute von rund 50 auf 80 Prozent. Künftig müssen die Wärmenetzbetreiber den fossilen Anteil jedoch vollständig ersetzen.

Als Wärmelieferanten kommen etwa Großwärmepumpen infrage. Eine klare Definition von Großwärmepumpen gibt es nicht, in der Regel gilt dies ab einer Heizleistung von mehreren hundert Kilowatt. Bis 2030 strebt das Land Baden-Württemberg bei Wärmenetzen einen Großwärmepumpenanteil von mindestens 15 Prozent, bis 2040 von mindestens 25 Prozent an. Die Anlagen können helfen, den fossilen Anteil in Wärmenetzen zu verringern oder gar ganz zu vermeiden – und bei neuen Wärmenetzen von vornherein auf fossile Energien zu verzichten.

Großwärmepumpen im Verbund betreiben

Großwärmepumpen sind besonders effizient, wenn Quellen mit relativ hoher und über das Jahr konstanter Temperatur genutzt werden können. Dazu gehören beispielsweise alle Wasservorkommen, also Flüsse, Seen, Grundwasser und Abwasser, und die industrielle Abwärme. Großwärmepumpen werden in Wärmenetzen in einem Verbund mit anderen Technologien betrieben. Infrage kommen unter anderem Photovoltaik, Solarthermie, Speicher und Blockheizkraftwerke (BHKW).

Ein Beispiel ist die Kombination aus Großwärmepumpe und Blockheizkraftwerk. Die Wärmepumpe arbeitet, wenn viel erneuerbarer Strom durch Wind und Sonne erzeugt wird, dann ist dieser besonders günstig. Ist nicht genügend erneuerbarer Strom im Netz oder nur sehr teuer verfügbar, dann kommt das Blockheizkraftwerk mit gekoppelter Strom- und Wärmeerzeugung zum Einsatz. Diese Kombination ist besonders wirtschaftlich und sicher.

Netzwerk Großwärmepumpen soll Lösungen erarbeiten und Austausch bieten

Die Integration von Großwärmepumpen in Wärmenetze ist nicht ganz einfach. Die Anlagen müssen in komplexe Gesamtsysteme eingebunden werden. Hinzu kommen Genehmigungsfragen, die Finanzierung und das Erstellen von individuellen Betriebskonzepten. Um aus dem Potenzial von Großwärmepumpen künftig auch konkrete Projekte zu entwickeln, hat sich daher Ende 2025 das Netzwerk Großwärmepumpen gegründet.

Ziel ist es, für Kommunen, Versorger und Planer belastbare Zahlen, Daten und Fakten bereitzustellen sowie eine Liste mit Best-Practice-Beispielen zusammenzustellen. Das Netzwerk will zudem Informationen zum regulatorischen Rahmen für die Errichtung und den Betrieb von Großwärmepumpen bereitstellen. Auch eine Technologieübersicht und Hinweise zu gängigen Kombinationsmöglichkeiten mit anderen Wärmeerzeugern wie der Kraft-Wärme-Kopplung sind geplant.

Darüber hinaus sind praktische Hilfen zur Dimensionierung in Form von Auslegungstabellen und Rechenhilfen vorgesehen. Hinzu kommt eine Übersicht qualifizierter Akteure – von Planungsbüros über Hersteller und Errichter bis zu Contractoren und Projektentwicklern. Der fachliche Austausch mit externen Fachleuten ist ebenfalls ein Arbeitsziel.

Wasser: Wärmequelle und schützenswert

Im Netzwerk ist nicht nur Technik vertreten, sondern auch der Umweltschutz. In den Austausch der Netzwerkteilnehmerinnen und -teilnehmer fließt ein, dass Großwärmepumpen, die Fließgewässer und Seen nutzen, naturschutzrechtliche und gewässerökologische Vorgaben einhalten müssen. In der Regel sind mehrere Genehmigungen nötig. Maßgeblich ist dabei vor allem das Wasserrecht. Erforderlich ist meist eine wasserrechtliche Erlaubnis nach dem Wasserhaushaltsgesetz. Sie umfasst die Entnahme und Wiedereinleitung von Wasser. Geprüft werden unter anderem Temperaturänderungen und der Schutz von Fischen.

Häufig gibt es auch eine naturschutzrechtliche Prüfung, besonders in Schutzgebieten oder bei geschützten Arten sowie eine baurechtliche Genehmigung für die technischen Anlagen an Land. Dazu zählen Pumpstationen und Energiezentralen. Hinzu können auch fischereirechtliche oder wasserwirtschaftliche Belange und schifffahrtsrechtliche oder denkmalschutzrechtliche Genehmigungen kommen, etwa bei historischen Uferbereichen oder Bauwerken. Eine Genehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz ist für Großwärmepumpen in der Regel nicht erforderlich, kann aber im Einzelfall relevant werden, etwa bei kombinierten Energieanlagen.

Welche Genehmigungen konkret nötig sind, hängt vom Standort und der Art des Gewässers ab – eine frühzeitige Abstimmung mit den Fachbehörden ist daher wichtig. Da die Technologie der Wärmegewinnung aus Oberflächengewässern mit Großwärmepumpen vergleichsweise neu ist, gibt es noch keine langjährig eingespielten Genehmigungsverfahren. Hier soll das Netzwerk Großwärmepumpen unter Leitung der KEA-BW den Kommunen, Energieversorgern und Planern ebenfalls Unterstützung bieten.