Wärme gehört zu den Selbstverständlichkeiten des Alltags. Gerade deshalb ist ihre klimaneutrale Umstellung so anspruchsvoll. Denn Heizungen und Wärmenetze werden für Jahrzehnte geplant, die passende Lösung hängt vom jeweiligen Ort ab – und entscheiden müssen viele. Die Hochschule Flensburg erforscht, wie aus unterschiedlichen Technologien funktionierende Wärmesysteme werden.
Ein kalter Morgen in Flensburg. Warmes Wasser kommt aus der Dusche. Der Heizkörper hält die Wohnung angenehm warm. Auch Schulen, Büros und Krankenhäuser werden beheizt. Mehr als 90 Prozent der Flensburger Haushalte beziehen ihre Wärme aus einem Netz, dessen Leitungen sich über mehr als 700 Kilometer durch die Stadt und bis ins Umland ziehen. Im Alltag soll dieses System vor allem eines: verlässlich funktionieren. Dass die Wärmeversorgung vor einem grundlegenden Umbau steht, davon merken die meisten Menschen nichts.
„Wärme soll einfach nur da sein“, sagt Prof. Dr. Ilja Tuschy. Der Professor für Energietechnik an der Hochschule Flensburg beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der Frage, wie eine klimaneutrale Energieversorgung gelingen kann. Wärme sei ein wenig wie das Atmen: unverzichtbar, aber kaum beachtet, solange es keine Probleme gibt.
Das unterscheidet sie von anderen Teilen der Energiewende. Windräder stehen sichtbar in der Landschaft, Photovoltaikanlagen auf Dächern. Elektroautos fahren immer häufiger durch die Straßen. Wer auf eines umsteigt, erlebt den technischen Wandel unmittelbar. Die Wärmeversorgung dagegen bleibt meist im Keller, hinter einer Hauswand oder unter der Straße verborgen. Sichtbar wird sie häufig erst dann, wenn eine Heizung ausfällt, Energiepreise steigen oder über neue gesetzliche Vorgaben gestritten wird.
Dabei geht es keineswegs um einen Nebenbereich. Wärme und Kälte verursachen gut die Hälfte des gesamten Endenergieverbrauchs in Deutschland. Dazu zählen nicht nur beheizte Wohnungen und warmes Wasser, sondern auch die Wärme, die Gewerbe und Industrie für ihre Prozesse benötigen. Eine Energiewende, die diesen Bereich nicht erfasst, bleibt unvollständig.
Warum jede Wärmewende anders aussieht
Für viele Menschen beginnt die Wärmewende in einem ungünstigen Moment: Die Heizung fällt aus oder muss ersetzt werden. Eine Entscheidung ist nötig – möglichst schnell, obwohl sie Auswirkungen für Jahrzehnte hat. Anders als beim Auto oder bei vielen Haushaltsgeräten lässt sich die Wahl einer Heizungsanlage später nur mit erheblichem Aufwand korrigieren.
Gleichzeitig verändert sich das Umfeld. Energiepreise schwanken, gesetzliche Vorgaben werden angepasst und Technologien entwickeln sich weiter. Wer heute investiert, muss deshalb Entscheidungen unter Unsicherheit treffen. Was kurzfristig bequem oder günstig erscheint, muss langfristig nicht die beste Lösung sein. Doch selbst bei vollständigem Wissen gäbe es keine Technologie, die überall gleichermaßen sinnvoll wäre. Genau das macht die Wärmewende so anspruchsvoll.
Ein Mehrfamilienhaus in einem dicht bebauten Stadtquartier bietet andere Voraussetzungen als ein einzelner Hof im ländlichen Raum. Wo viele Gebäude eng beieinanderstehen, kann ein Wärmenetz sinnvoll sein. Für ein abgelegenes Haus wäre eine kilometerlange Leitung dagegen kaum wirtschaftlich; dort kann eine eigene Wärmepumpe besser passen. Auch der Zustand eines Gebäudes, der vorhandene Anschluss und der Wärmebedarf beeinflussen die Entscheidung.
„Die Wärmewende ist deshalb auch eine Entscheidungswende“, sagt Tuschy. Haushalte müssen einschätzen, welche Lösung zu ihrem Gebäude und ihrer Lebenssituation passt. Kommunen überlegen, wo Wärmenetze entstehen oder erweitert werden können. Stadtwerke planen Anlagen und Leitungen, die über Jahrzehnte genutzt werden sollen. Unternehmen müssen berücksichtigen, wie sie ihre Prozesswärme künftig erzeugen.
Hinzu kommt, dass die Entscheidungen voneinander abhängen. Ein Wärme- oder Gasnetz lässt sich wirtschaftlich betreiben, wenn genügend Menschen angeschlossen sind. Wechseln viele Haushalte zu individuellen Lösungen, verändern sich die Bedingungen für diejenigen, die im Netz bleiben. An anderen Orten können gemeinschaftliche Modelle wie Wärmegenossenschaften eine Versorgung ermöglichen, die ein einzelner Haushalt nicht verwirklichen könnte.
Die Wärmewende ist damit eine gemeinsame Aufgabe, ohne dass alle denselben Weg gehen müssen. „Gemeinsamkeit erwächst nicht zwangsläufig aus Einheitlichkeit“, sagt Tuschy. Entscheidend sei das gemeinsame Ziel. Welche Lösung dorthin führt, hänge von den Bedingungen vor Ort ab.
Flensburg zeigt, warum jede Kommune anders ist
Wie stark verschiedene Voraussetzungen die möglichen Wege bestimmen, zeigt Flensburg. Fast alle Haushalte sind an die Fernwärme angeschlossen. Statt Tausende einzelne Heizungsanlagen auszutauschen, kann ein großer Teil der Wärmeversorgung durch die Umstellung zentraler Erzeugungsanlagen verändert werden.
Das vorhandene Netz ist damit ein Vorteil, aber noch keine fertige Lösung. Die Stadtwerke Flensburg wollen ihre Fernwärmeversorgung bis 2035 dekarbonisieren. Dafür sind neue Erzeugungsanlagen und umfangreiche Arbeiten am Netz nötig. Temperaturen sollen gesenkt, größere Wassermengen transportiert und einzelne Leitungen entsprechend angepasst oder erneuert werden.
Eine erste Großwärmepumpe mit einer thermischen Leistung von 60 Megawatt soll im Herbst 2027 in Betrieb gehen. Sie wird das Wasser der Flensburger Förde als Wärmequelle nutzen und könnte rund 35 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs decken. „Mit der Inbetriebnahme der ersten Großwärmepumpe im nächsten Jahr machen wir einen wichtigen und sichtbaren Schritt in Richtung einer dekarbonisierten Wärmeversorgung – und darauf können wir durchaus stolz sein“, sagt Karsten Müller-Janßen, technischer Geschäftsführer Stadtwerke Flensburg. Und weiter: „Gleichzeitig ist klar: Diesem ersten großen Schritt müssen weitere folgen. Zeit zum Luftholen bleibt dabei keine. Wir arbeiten mit Hochdruck an der Version 2.0 unseres Transformationsplans , die die nächsten Schritte auf dem Weg zur vollständigen Dekarbonisierung der Flensburger Fernwärmeversorgung konkret vor dem Hintergrund der aktuellen Rahmenbedingungen aufzeigen wird. Zentrale Komponente wird eine weitere Großwärmepumpe sein. Wir haben also noch viel vor – und freuen uns darauf, diesen Weg konsequent weiterzugehen.“
Der Flensburger Weg lässt sich nicht einfach auf jede Kommune übertragen. Er zeigt aber, worauf es ankommt: Neue Technik muss zum bestehenden Netz, zum Wärmebedarf und zur Stadtentwicklung passen. Der Umbau erfolgt zudem im laufenden Betrieb. Während Anlagen und Leitungen verändert werden, muss die Versorgung weiter funktionieren.
Entscheiden unter Unsicherheit
Die Unterschiede zwischen Orten und Gebäuden sind nur ein Aspekt. Eine Lösung muss auch zu den Menschen passen, die sie nutzen und finanzieren sollen. Eine 83-jährige Hauseigentümerin bewertet eine hohe Investition mit langer Amortisationszeit anders als eine junge Familie. Mieterinnen und Mieter haben andere Möglichkeiten als Menschen mit einem eigenen Haus. Für manche bedeutet eine neue Anlage vor allem eine Baustelle im Keller, für andere eine langfristige Entlastung bei den Betriebskosten.
Auch der Aufwand verteilt sich unterschiedlich. Bei der Fernwärme übernimmt der Versorger einen großen Teil der technischen Umstellung. Eine eigene Wärmepumpe verlangt zunächst eine Investition im Gebäude. Eine Holzheizung setzt voraus, dass regelmäßig Brennstoff beschafft und gelagert wird. Keine dieser Lösungen ist unabhängig vom jeweiligen Alltag zu bewerten.
Akzeptanz entsteht deshalb nicht allein dadurch, dass eine Technologie technisch funktioniert oder politisch gewollt ist. Menschen müssen nachvollziehen können, welche Möglichkeiten bestehen, warum eine Lösung zu ihrer Situation passt und welche Folgen sie hat. Gute Beratung wird so selbst zu einem wichtigen Bestandteil der Wärmewende.
Energieberatung, Handwerk, Kommunen und Versorgungsunternehmen übersetzen technische Möglichkeiten in konkrete Entscheidungen. Gleichzeitig bringen sie Erfahrungen aus der Anwendung ein: Wie aufwendig ist eine Anlage einzubauen? Welche Fragen beschäftigen Kundinnen und Kunden? Welche im Modell überzeugende Lösung stößt in der Praxis auf Hindernisse?
Der Umbau eröffnet damit neue Möglichkeiten. Installation und Betrieb moderner Wärmesysteme erfordern zusätzliche Kenntnisse, Beratung gewinnt an Bedeutung. Daraus entstehen Aufgaben für Handwerk, Planungsbüros, Energieversorger und Hersteller. Ein Teil der Wertschöpfung kann in der Region bleiben. Zugleich verringert eine klimaneutrale Wärmeversorgung die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern und deren schwankenden Preisen.
Kurz erklärt: Wärmewende
Warum sprechen wir bei der Energiewende über Wärme – und nicht nur über Strom?
Wer an die Energiewende denkt, hat häufig Windräder, Solaranlagen oder Elektroautos vor Augen. Die Wärmeversorgung bleibt dagegen meist unsichtbar – obwohl Wärme und Kälte gut die Hälfte des gesamten Endenergieverbrauchs in Deutschland ausmachen. Wir benötigen sie zum Heizen und für warmes Wasser, aber auch für zahlreiche industrielle Prozesse. Eine klimaneutrale Energieversorgung kann deshalb nur gelingen, wenn sich auch verändert, wie wir Wärme erzeugen und verteilen.
Was unterscheidet Fernwärme von einer Wärmepumpe im eigenen Haus?
Bei der Fernwärme wird Wärme in einer oder mehreren zentralen Anlagen erzeugt und über ein Leitungsnetz zu den angeschlossenen Gebäuden transportiert. Im Haus wird sie über eine Übergabestation für Heizung und Warmwasser nutzbar gemacht. Eine Wärmepumpe im eigenen Gebäude erzeugt die benötigte Wärme dagegen vor Ort. Sie entzieht der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser Energie und hebt deren Temperatur mithilfe von Strom an.
Beides schließt sich jedoch nicht aus: Auch eine Großwärmepumpe kann Wärme für ein Fernwärmenetz erzeugen. Welche Form der Versorgung sinnvoll ist, hängt unter anderem von der Bebauungsdichte, vorhandenen Netzen und dem örtlichen Wärmebedarf ab.
Wie funktioniert eine Großwärmepumpe?
Eine Großwärmepumpe arbeitet nach einem ähnlichen Prinzip wie ein Kühlschrank – nur mit dem gewünschten Effekt auf der anderen Seite. Sie entzieht einer Wärmequelle wie einem Gewässer, Abwasser oder der Umgebungsluft Energie und hebt deren Temperatur mithilfe von Strom auf ein nutzbares Niveau an. Anschließend kann sie die Wärme in ein Fernwärmenetz einspeisen und so viele Gebäude gleichzeitig versorgen.
In Flensburg soll eine Großwärmepumpe künftig Wärme aus dem Wasser der Förde gewinnen. Wie effizient eine solche Anlage arbeitet, hängt unter anderem von der Temperatur der Wärmequelle und der im Netz benötigten Vorlauftemperatur ab.
Was bedeutet es, ein Wärmenetz zu dekarbonisieren?
Ein Wärmenetz zu dekarbonisieren bedeutet, die benötigte Wärme schrittweise ohne fossile Energieträger bereitzustellen. Dafür können etwa Großwärmepumpen, Solarthermie, industrielle Abwärme oder andere klimafreundliche Wärmequellen eingesetzt werden.
Der Austausch der Erzeugungsanlagen allein reicht jedoch nicht immer aus. Großwärmepumpen arbeiten effizienter, wenn sie keine unnötig hohen Temperaturen bereitstellen müssen. Wird die Vorlauftemperatur eines Netzes gesenkt, muss gegebenenfalls mehr Fernwärmewasser transportiert werden. Dafür können größere Leitungen, leistungsfähigere Pumpen und angepasste Übergabestationen nötig sein. Der Umbau erfolgt über Jahre – während die Wärmeversorgung weiterlaufen muss.
Was ist kommunale Wärmeplanung?
Die kommunale Wärmeplanung untersucht, wie die Gebäude einer Stadt oder Gemeinde künftig klimaneutral mit Wärme versorgt werden können. Dafür werden unter anderem der heutige Wärmebedarf, die Gebäudestruktur, vorhandene Leitungsnetze und mögliche erneuerbare Wärmequellen betrachtet.
Das Ergebnis ist keine verbindliche Heizungsentscheidung für einzelne Haushalte. Der Wärmeplan soll vielmehr Orientierung geben: In welchen Gebieten könnte ein Wärmenetz sinnvoll sein? Wo werden voraussichtlich individuelle Lösungen benötigt? Und welche Infrastruktur muss dafür langfristig entwickelt werden?
Forschung für Entscheidungen, die noch niemand erprobt hat
Genau an dieser Stelle setzt die Forschung der Hochschule Flensburg an. Im Zentrum für nachhaltige Energiesysteme, kurz ZNES, untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nicht nur, wie einzelne Technologien funktionieren. Sie erforschen zusammen mit Kolleg*innen der Europa-Universität Flensburg, unter welchen Bedingungen welche Lösung sinnvoll ist und wie sich verschiedene Komponenten zu einem tragfähigen Wärmesystem verbinden lassen.
Dazu gehören etwa Projekte zu Hochtemperaturwärmepumpen für Nah- und Fernwärmenetze. Unterschiedliche Wärmepumpentypen werden modellhaft in verschiedene Versorgungssysteme eingebunden und hinsichtlich Kosten, Emissionen und veränderlicher Rahmenbedingungen verglichen. Eine Anlage kann technisch leistungsfähig sein und trotzdem nicht zum örtlichen Netz oder zum zeitlichen Wärmebedarf passen. Erst die Betrachtung des gesamten Systems zeigt, welchen Beitrag sie tatsächlich leisten kann.
Neben der technologischen Kompetenz besitzt die Hochschule deshalb eine zweite Stärke: Planung und Technologiebewertung. Die Forschung untersucht, wann der richtige Zeitpunkt für eine Umstellung ist, ob sie schrittweise erfolgen sollte und wie Entscheidungen im Wärmesektor mit der Entwicklung der Stromversorgung zusammenhängen. Offene Modelle und Analysewerkzeuge sollen dieses Wissen auch für Stadtwerke, Kommunen, Unternehmen und Genossenschaften nutzbar machen.
„Es gibt unheimlich viele Wege“, sagt Tuschy. Die Wissenschaft könne diese Wege vergleichen und, ohne dass sie zuvor tatsächlich gegangen werden müssten, beschreiben, welche Konsequenzen es hätte, den einen oder anderen Pfad zu beschreiten. Letztlich treffe aber nicht die Wissenschaft die Entscheidung über die Zukunft der Wärmeversorgung, sondern Politik, Gesellschaft, Unternehmen und Privatpersonen mit ihrem konkreten Handeln.
Genau darin liegt die Rolle der Hochschule Flensburg: Sie entwickelt und untersucht nicht nur einzelne Technologien. Sie hilft dabei, aus vielen Möglichkeiten funktionierende Wärmesysteme für konkrete Orte zu machen. Forschung reduziert die Komplexität nicht auf eine vermeintlich einfache Standardantwort. Sie schafft die Grundlage dafür, zwischen unterschiedlichen Wegen begründet entscheiden zu können.
Wenn dieser Umbau gelingt, wird ein Wintermorgen in Flensburg im Jahr 2035 genauso wirken wie heute. Das Wasser aus der Dusche ist warm, der Heizkörper hält das Zimmer auf Temperatur. Gerade das wäre der Erfolg der Wärmewende. Die Systeme dahinter hätten sich grundlegend verändert – für die meisten Menschen bliebe dieser Wandel dennoch kaum sichtbar.
Quellen:
https://www.stadtwerke-flensburg.de/unternehmen/nachhaltigkeit/transformationsplan?.com
https://www.schleswig-holstein.de/DE/landesregierung/themen/energie/waermewende