Im Mix der erneuerbaren Energien nimmt Fernwärme als Energielieferant einen zunehmend wichtigeren Stellenwert ein. Die erforderlichen Technologien sind da und ihr Potenzial, den Weg in Richtung grüne Zukunft zu ebnen, ist hoch. Gerade die Kombination aus BHKW und Fernwärme ist dabei mehr als vielversprechend. Doch ihr gegenüber stehen bisher noch einige Hemmnisse, die es für die Erreichung der Klimaziele bis 2030 bzw. bis 2050 dringend zu beseitigen gilt.

Wie BHKW und Fernwärme zusammenhängen, welche Technologie es im Bereich Fernwärme bereits gibt und an welchen Stellen die größten Potenziale sowie Herausforderungen liegen, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Was ist Fernwärme und wie funktioniert sie?

Geht es um Wärme, die leitungsgebunden zu ihren Verbrauchern gelangt, gilt es zwischen zwei Arten von Wärme zu unterscheiden, nämlich der Nahwärme und der Fernwärme. Der Unterschied zwischen beiden liegt in der räumlichen Ausdehnung der Netze, über die die Wärmeverteilung erfolgt. Als Nahwärmenetz gilt alles, was eine Erdleitungslänge von maximal einem Kilometer hat. Das kann beispielsweise in Neubaugebieten oder in kleineren Städten der Fall sein. Ein Fernwärmenetz beginnt mit einer Länge von mehr als einem Kilometer und kann ganze Ballungsräume wie etwa das Ruhrgebiet oder das Sauerland versorgen.

Die Funktionsweise beider Varianten ist gleich: Ganz einfach gesagt, verteilt ein Wärmenetz Energie aus Heiz(kraft)werken zum Heizen an mehrere Wohn- und/oder Gewerbeeinheiten. Jedes Fernwärmenetz besteht normalerweise aus drei Komponenten. Zu diesen zählen eine zentrale Heizanlage bzw. ein BHKW, ein Verteilernetz und eine Übergabestation in den jeweils zu versorgenden Gebäuden. Das BHKW funktioniert in den meisten Fälle nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung und erzeugt neben Wärme zusätzlich Strom, was eine optimale Ausnutzung des Brennstoffes ermöglicht. Dabei ist es die Aufgabe des BHKW, Fernwärme über spezielle Erdleitungen zu den Wohn- oder Gewerbeeinheiten zu leiten.

Das Transportmedium für Fernwärme ist in der Regel heißes Wasser, in älteren Anlagen auch Wasserdampf. Wichtig für den Transport ist, dass die Menge der erzeugten sowie die Menge der abgegebenen Wärme immer im Gleichgewicht sind. Hierfür sorgt eine Wärmezentrale, die eine effiziente Steuerung des gesamten Systems ermöglicht. Denn nur so kann die Kombination aus BHKW und Fernwärme erfolgreich funktionieren.

So wichtig werden BHKW und Fernwärme in Zukunft

Eine entscheidende Rolle im Zusammenhang mit der Energieversorgung der Zukunft spielt das Thema „grüne“ Fernwärme. So hat eine aktuelle Studie des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (BDEW) zu den Potenzialen, den Kosten und der Umsetzung einer Energieversorgung mit grüner Fernwärme erst 2021 herausgefunden, dass der Anteil der Fernwärme am Gesamtwärmebedarf (Raumwärme und Warmwasser) bis 2050 signifikant ansteigen wird. Um dabei die Klimaziele der Bundesregierung zu erreichen, so die Studie, sei es unumgänglich vor allem in Ballungsräumen auf grüne Fernwärme zu setzen. Das bedeutet: BHKW, Fernwärme und grüne Energie werden in ihrer Bedeutung langfristig wichtig sein.

Zur Erreichung der Klimaziele bis 2050 ist in diesem Zusammenhang ebenfalls entscheidend, dass mindestens 70 Prozent der Energiequellen für Fernwärme aus klimaneutralen Wärmequellen stammen müssen. Um diese Anforderung umsetzen können, spielt die Kombination aus flexiblen KWK-Anlagen bzw. einem flexiblen BHKW und Fernwärme eine tragende Rolle. Denn, so beschreibt es eine aktuelle Studie des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, das Prinzip der KWK ermöglicht eine extrem flexible Anpassung an die stetig schwankende Nachfrage, die der Wärmemarkt zwangsläufig mit sich bringt.

BHKW und Fernwärme – diese Technologien kommen schon heute zum Einsatz

Die Kombination aus BHKW und Fernwärme hat großes Potenzial, um die Energiewende voranzutreiben. Das liegt vor allen an den genutzten Brennstoffen. Denn neben fossilen Brennträgern eignen sich vor allem Biomasse, Abfälle oder Abwärme zur Energieherstellung. Nach dem Prinzip der KWK betriebene BHKW ermöglichen dabei eine ressourcenschonende Bereitstellung von Energie.

Zudem lassen sich auch Abwärme aus Industrieprozessen, geo- und solarthermische Energie sowie durch Großwärmepumpen nutzbar gemachte Umweltwärme in Fernwärmesystemen nutzen. Dass BHKW und Fernwärme ausschließlich auf den Einsatz erneuerbarer Energien setzen, ist damit mehr als denkbar – zumindest in der Theorie. Denn ein Blick auf die aktuelle Praxis zeigt, dass es sich bei diesen Vorstellungen (noch) um Zukunftsvisionen handelt. So sind ausschließlich aus erneuerbaren Energiequellen gespeiste Fernwärmenetze bisher eher eine Rarität. Die meistens Systeme kommen nämlich nach wie vor nicht ohne den Einsatz fossiler Brennstoffe aus.

Abwärme, Power-to-Heat oder Biomasse? Diese Energieträger haben Potenzial

Ganz entscheidend für den Einsatz umwelt- und klimafreundlicher Fernwärme sind die Potenziale der jeweiligen Energielieferanten. Denn mit diesen steht und fällt der Einsatz erneuerbarer Energiequellen für die Nutzung von BHKW und Fernwärme in Kombination. Sowohl die Energiegewinnung aus Abfällen als auch aus industrieller Abwärme sind in diesem Zusammenhang sehr vielversprechend, wenn es um eine umweltfreundliche Energiegewinnung geht. Doch noch macht die Infrastruktur einen Strich durch die Rechnung: Unzureichend ausgebaute Transportwege führen zu hohen Kosten, veraltete Leitungen rufen Sicherheitsmängel auf den Plan. Das zeigt, dass die Versorgungsinfrastruktur für Fernwärme einer dringenden Optimierung bedarf.

Auch Wasserstoff als Energiequelle ist denkbar. Doch hier sind es vor allem die Kosten, die diese Technologie bisher noch unattraktiv machen. Anders sieht es da bei der Nutzung von Biomasse und Power-to-Heat aus. Beide Technologien sind bereits sehr ausgereift und versprechen eine verlässliche sowie gut verfügbare Bereitstellung von Energie. Doch leider sind es auch bei Power-to-Heat die Kosten, die die Technologie abschreckend machen. Denn die für ihren Betrieb anfallenden Stromumlagen und -steuern sind hoch – und es mangelt an passenden Vermarktungsstrategien.

Ohne geht es nicht: Mehr Fernwärme braucht mehr Förderung

Klar ist, Stand Januar 2022 reicht die Versorgungsinfrastruktur für Fernwärme noch nicht aus, um das 70-Prozent-Ziel zu erreichen. Damit BHKW und Fernwärme als unschlagbares Team der Energieversorgung wirklich funktionieren können, sind neben Dekarbonisierungsmaßnahmen durch die Einbindung klimaneutraler Wärmequellen vor allem auch systemische Transformationsmaßnahmen zu ergreifen. Das meint zum Beispiel die Absenkung der Netzwerktemperaturen sowie die Integration von Wärmespeichern – und das immer zwingend unter Berücksichtigung der lokal verfügbaren Potenziale. Denn nicht jedes Fernwärmenetz muss die gleichen Anforderungen seitens der Verbraucher erfüllen. Ein technisch-ökologischer Strukturwandel ist jedoch unabhängig von den individuellen Bedürfnissen der Verbraucher unumgänglich.

Um diese und weitere Maßnahmen, die das Zusammenspiel von BHKW und Fernwärme maßgeblich verbessern, auch wirklich in die Praxis umsetzen zu können, braucht es eine klar definierte und umfassend geplante Transformationsstrategie. Und die wiederum steht in enger Verbindung mit der Finanzierung einer Schwerpunktverlagerung auf die Energieversorgung mittels Fernwärme. Hier steht der Staat im Fokus, kann dieser doch entsprechende Förderungen in die Wege leiten. Zwar gibt es bereits die „Bundesförderung effiziente Wärmenetze“. Die braucht allerdings dringend neue Impulse, um die Transformation bereits bestehender sowie den Ausbau neuer Wärmenetze deutlich attraktiver zu machen. Hier spielt vor allem die bisher geltende Deckelung auf 50 Millionen Euro Investitionsförderung je Einzelprojekt eine wichtige Rolle, verhindert diese doch noch die Umsetzung großer Projekte, die ein extrem hohes Emissionsminderungspotenzial haben.