Wärmepumpen integrieren 05.08.2025, 12:38 Uhr

Digitale Planung statt Flickwerk: Wärmenetze klimafit umbauen

Ein neues Planungstool soll Wärmepumpen leichter in bestehende Wärmenetze integrieren. Das Ziel: Dekarbonisierung beschleunigen.

Fernwärmeleitungen

Fernwärmeleitungen sollen künftig vermehrt mit klimafreundlicher Wärme aus Wärmepumpen gespeist werden.

Foto: Smarterpix / jeancliclac

In der Diskussion um die Wärmewende gilt Fernwärme als vielversprechende Option. Doch bislang stammt nur ein kleiner Teil dieser Energieform aus erneuerbaren Quellen. Etwa 30 % der Fern- und Nahwärme werden in Deutschland klimafreundlich erzeugt. Der Rest basiert auf Erdgas, Heizöl oder Kohle.

Sechs Millionen Haushalte beziehen ihre Wärme derzeit über ein Netz. Vorherrschend ist die Kraft-Wärme-Kopplung, bei der Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt werden. Blockheizkraftwerke (BHKW) nutzen dabei die Abwärme der Stromproduktion. Das klingt effizient, basiert aber meist auf fossilen Brennstoffen. Biogas oder Pflanzenöl spielen nur eine untergeordnete Rolle, da sie nur begrenzt verfügbar sind.

Wärmepumpen als Alternative – aber aufwendig zu integrieren

Eine Möglichkeit, den fossilen Anteil zu senken, bieten Wärmepumpen. Sie entziehen Luft, Wasser oder dem Erdreich Umweltwärme und wandeln sie mit Strom in nutzbare Heizenergie um. Theoretisch ließe sich so ein erheblicher Teil fossiler Erzeuger ersetzen. Doch in der Praxis erweist sich der Umbau als kompliziert.

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Energie & Umwelt Jobs
Stadtwerke Essen AG-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker (gn) für Kanal- und Entwässerungsplanung Stadtwerke Essen AG
Berliner Stadtreinigung (BSR)-Firmenlogo
Betriebsleiter:in Biogasanlage (w/m/d) Berliner Stadtreinigung (BSR)
Berlin-Ruhleben Zum Job 
swa Netze GmbH-Firmenlogo
Elektroingenieur (m/w/d) Einspeiseanlagen mit Führungsperspektive swa Netze GmbH
Augsburg Zum Job 
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)-Firmenlogo
Leiterin / Leiter Projektträgerschaft "Projektgeförderte Endlagerforschung" (w/m/d) Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Eggenstein-Leopoldshafen Zum Job 
TenneT TSO GmbH-Firmenlogo
Sachbearbeiter für Wandler in Umspannwerken (m/w/d) TenneT TSO GmbH
Stadtwerke Lübeck Gruppe GmbH-Firmenlogo
Projektleiter:in Konzeption, Planung, Bau und Einsatz Fernwärmeanlagen Stadtwerke Lübeck Gruppe GmbH
Lübeck Zum Job 
Landeshauptstadt Hannover-Firmenlogo
Ingenieur*in - Versorgungstechnik oder Energie- und Gebäudetechnik Landeshauptstadt Hannover
Hannover Zum Job 
noris network AG-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für Versorgungstechnik - Rechenzentrumsbau noris network AG
Nürnberg Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in / Projektmanager*in (m/w/d) in der Steuerung von Großprojekten im Bereich Energiewende THOST Projektmanagement GmbH
Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden (OTH)-Firmenlogo
Professur (m/w/d) der BesGr. W2 für das Lehrgebiet Solarenergie und Gebäudeautomation Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden (OTH)
Stadt Offenburg-Firmenlogo
Vermessungsingenieur*in Baulandbereitstellung Fachbereich Bauservice, Abteilung Flächenmanagement Stadt Offenburg
Offenburg Zum Job 
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung-Firmenlogo
Ingenieurinnen / Ingenieure (w/m/d) für Versorgungstechnik bzw. Gebäudeautomation Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung
Freie Universität Berlin-Firmenlogo
Technische*r Oberregierungsrat*rätin (m/w/d) oder Ingenieur*in (m/w/d) im technischen Anlagenbetrieb als Referatsleitung für Betriebstechnik und die bauliche Unterhaltung Freie Universität Berlin
Berlin-Wilmersdorf Zum Job 
Rolls-Royce-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Elektrotechnik Rolls-Royce
Friedrichshafen Zum Job 
Regierungspräsidium Freiburg-Firmenlogo
Bachelor / Diplom (FH) (w/m/d) Wasserwirtschaft, Umwelt, Landespflege oder vergleichbar mit Schwerpunkt Gewässerökologie Regierungspräsidium Freiburg
Freiburg Zum Job 
Stadt Freiburg-Firmenlogo
Ingenieur*in / Techniker*in / Meister*in Elektrotechnik als Projektleitung Stadt Freiburg
Freiburg Zum Job 
European Energy A/S-Firmenlogo
Grid Connection Specialist - Wind / PV (m/w/d) European Energy A/S
Markkleeberg bei Leipzig Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur für Straßenplanung und -entwurf / Immissionsschutz (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Regensburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Stoffstrom- und Abfallmanagement für die Außenstelle München-Maisach Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern
München-Maisach Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern-Firmenlogo
Sachbearbeiter Wassertechnik - Gewässerschutzbeauftragter (m/w/d) in der Außenstelle Maisach Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern
Maisach Zum Job 

Gerade für kleine und mittlere Versorger sind fehlende Standards, technische Unsicherheiten und umfangreiche Genehmigungsverfahren eine große Hürde.

Projekt TrafoWärmeNetz soll den Umbau erleichtern

Genau hier setzt das Projekt „TrafoWärmeNetz“ an. Ein interdisziplinäres Forschungsteam entwickelt ein digitales Werkzeug, das die Planung von Wärmepumpen in Bestandsnetzen vereinfachen soll. Ziel ist es, den Umbau systematisch und standardisiert anzugehen.

Beteiligt sind unter anderem Drees & Sommer, das Fraunhofer ISE, die Hochschule München sowie Stadtwerke und Energieunternehmen. Die Projektleitung liegt bei Prof. Dr. Madjid Madjidi von der Hochschule München. Gefördert wird das Vorhaben vom Bundeswirtschaftsministerium.

Die Erwartungen sind groß. „Schätzungen nach können durch die nachhaltige Transformation der kleinen und mittleren Bestandsfernwärmenetze rund 200.000 Tonnen CO₂ pro Jahr eingespart werden“, sagt Madjidi. Bei flächendeckender Umsetzung seien sogar bis zu 10 Millionen Tonnen jährlich möglich.

Warum der Umbau bisher hakt

Die Idee klingt simpel: Alte Heizwerke raus, Wärmepumpen rein. Doch in der Realität ist es komplexer. Mathias Lanezki von Drees & Sommer fasst zusammen: „Vor allem kleineren und mittleren Wärmeversorgern fehlt es oft an technischem und planerischem Know-how, um ihre Wärmenetze zeit- und kosteneffizient umzurüsten. Hinzu kommen die bürokratischen Hürden.“

Ein weiteres Problem: Es fehlt an standardisierten Vorgehensweisen. Jeder Umbau ist bisher ein individueller Kraftakt. Das kostet Zeit, Geld und oft auch Nerven.

Werkzeug für die digitale Planung

Das Herzstück des Projekts ist ein digitales Planungstool. Es simuliert, wie Wärme in einem Netz verteilt wird und welche Technik sich dafür eignet. Dabei geht es nicht nur um Wärmepumpen, sondern auch um hybride Systeme, die mehrere Quellen kombinieren.

„Aktuell wissen viele Betreiber nicht, welche Potenziale ihre Netze haben oder wie sie diese technisch und wirtschaftlich sinnvoll umrüsten können“, sagt Lanezki. Oft fehlen grundlegende Daten. Diese Lücke soll das Tool schließen.

Auch interessant:

So funktioniert das digitale Werkzeug

Im ersten Schritt analysieren die Forschenden typische Bestandsnetze. Daraus leiten sie ab, welche Systemarchitekturen geeignet sind. Wann lohnen sich hybride Lösungen? Wann reicht eine reine Wärmepumpe? Welche Technik ist nötig und wie viel CO₂ spart das? Die Antworten fließen direkt in die Software ein.

Ein erster Demonstrator des Tools steht bereits. Er kann den Wärmebedarf eines einzelnen oder mehrerer Gebäude simulieren. Die Ergebnisse sind laut Projektteam mit etablierten Programmen wie IDA ICE vergleichbar. Dabei bleibt der Rechenaufwand gering.

Open-Source-Ansatz für mehr Flexibilität

Das Tool basiert auf frei zugänglicher Software. Die Ausgangsdaten stammen unter anderem aus OpenStreetMap. Damit lassen sich Netzstrukturen auf Basis georeferenzierter Daten erstellen. Für die Berechnungen kommen thermohydraulische Modelle zum Einsatz, die Druckverluste und Durchflussmengen im Netz analysieren.

Die Bedienung erfolgt bewusst mit Excel. Das macht die Nutzung einfacher und das System offen für weitere Anwendungen. Netzbetreiber benötigen dadurch keine umfassenden Programmierkenntnisse.

Praxisreif bis 2026?

Das Projekt läuft bis Ende 2026. Bis dahin soll das digitale Werkzeug voll einsatzbereit sein. Vor allem kleinere Versorgungsunternehmen sollen damit ihre Netze effizient und klimafreundlich umstellen können – ohne auf externe Beratung angewiesen zu sein.

Ziel ist es, Hemmnisse abzubauen und die Umstellung auf erneuerbare Wärmequellen planbarer zu machen. Mit klaren Standards, technischen Empfehlungen und simulationsgestützten Entscheidungen soll das gelingen.

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.