Definition: Was bedeutet Wärmewende?
Die Wärmewende bezeichnet den grundlegenden Umbau der Wärmeversorgung mit dem Ziel, fossile Energieträger wie Erdgas, Heizöl und Kohle schrittweise durch klimaverträglichere und erneuerbare Lösungen zu ersetzen. Sie betrifft vor allem Gebäudeheizung, Warmwasserbereitung, Fernwärme und industrielle Prozesswärme.
Da ein großer Teil des Energieverbrauchs für Wärme genutzt wird, ist die Wärmewende ein zentraler Bestandteil des Klimaschutzes. Sie umfasst sowohl den Wechsel der Wärmequelle als auch die Verringerung des Wärmebedarfs durch Gebäudesanierung, Effizienzsteigerung und angepasste Nutzung.
Ausgangslage der Wärmeversorgung
Die Wärmeversorgung vieler Gebäude basiert traditionell auf der Verbrennung fossiler Energieträger. Heizöl und Erdgas werden dabei direkt in Heizkesseln verbrannt und erzeugen Kohlendioxid.
Auch industrielle Wärme wird in vielen Bereichen noch durch fossile Brennstoffe bereitgestellt.
Fossile Abhängigkeit
Fossile Wärmeerzeugung führt nicht nur zu Treibhausgasemissionen, sondern schafft auch Abhängigkeiten von Brennstoffimporten und globalen Energiepreisen.
Die Wärmewende verfolgt daher neben Klimaschutzzielen auch energiepolitische und wirtschaftliche Ziele.
Wärmebedarf von Gebäuden
Wie viel Energie ein Gebäude zum Heizen benötigt, hängt von Größe, Bauweise, Dämmung, Fenstern und Lüftung ab.
Unsanierte Gebäude können ein Vielfaches der Heizenergie moderner Gebäude benötigen.
Heizenergie
Heizenergie dient dazu, Wärmeverluste über Wände, Dächer, Fenster und Lüftung auszugleichen.
Je geringer diese Verluste sind, desto weniger Energie muss das Heizsystem bereitstellen.
Energetische Sanierung
Energetische Sanierung reduziert den Wärmebedarf bestehender Gebäude. Maßnahmen können Dach-, Fassaden- oder Kellerdeckendämmung sowie neue Fenster umfassen.
Auch die Optimierung der Heizungsanlage kann erhebliche Einsparungen ermöglichen.
Gebäudehülle
Eine gut gedämmte Gebäudehülle verringert den Wärmestrom nach außen.
Dadurch sinkt nicht nur der Energieverbrauch, sondern häufig auch die erforderliche Heizleistung.
Wärmepumpen
Wärmepumpen gehören zu den wichtigsten Technologien der Wärmewende. Sie nutzen Wärme aus Außenluft, Erdreich oder Grundwasser und bringen sie mithilfe elektrischer Energie auf ein höheres Temperaturniveau.
Da ein großer Teil der bereitgestellten Wärme aus der Umgebung stammt, können Wärmepumpen sehr effizient arbeiten.
Niedrige Vorlauftemperaturen
Besonders effizient sind Wärmepumpen, wenn das Heizsystem mit niedrigen Temperaturen betrieben werden kann.
Flächenheizungen und ausreichend große Heizkörper können dafür günstige Bedingungen schaffen.
Wärmewende und Stromsystem
Mit dem Ausbau von Wärmepumpen steigt die Bedeutung von Strom für die Wärmeversorgung.
Dadurch werden Strom- und Wärmesektor stärker miteinander verbunden.
Sektorenkopplung
Die Verbindung verschiedener Energiesektoren wird als Sektorenkopplung bezeichnet.
Erneuerbarer Strom kann dadurch nicht nur elektrische Geräte versorgen, sondern auch Wärme und teilweise industrielle Prozesse bereitstellen.
Erneuerbarer Strom
Die Klimawirkung elektrischer Heiztechnologien hängt wesentlich vom Strommix ab.
Je größer der Anteil von Wind- und Solarenergie ist, desto geringer sind die indirekten Emissionen der Wärmeerzeugung.
Dekarbonisierung
Die Wärmewende und der Ausbau erneuerbarer Stromerzeugung müssen deshalb gemeinsam erfolgen.
Ein zunehmend klimafreundlicher Strommix verbessert auch die Bilanz bereits installierter Wärmepumpen.
Solarthermie
Solarthermische Anlagen nutzen Sonnenstrahlung direkt zur Erzeugung von Wärme.
Sie können Warmwasser bereitstellen und Heizsysteme unterstützen.
Saisonale Grenzen
Die höchste Solarwärmeproduktion fällt in die Sommermonate, während der größte Heizbedarf im Winter besteht.
Speicher und ergänzende Wärmequellen sind daher für eine ganzjährige Versorgung notwendig.
Biomasse
Holz, Biogas und andere Biomassen können zur Wärmeversorgung eingesetzt werden.
Im Gegensatz zu Wind- und Solarenergie können viele Biomasseformen gespeichert und bedarfsgerecht genutzt werden.
Begrenzte Ressource
Nachhaltig verfügbare Biomasse ist jedoch begrenzt und konkurriert teilweise mit anderen Nutzungen.
Sie kann deshalb nicht beliebig große Mengen fossiler Wärme ersetzen.
Holzheizungen
Holz kann in Scheitholz-, Pellet- oder Hackschnitzelheizungen verbrannt werden.
Die Klimawirkung hängt unter anderem von Herkunft, Waldentwicklung und Nutzungskonkurrenz ab.
Luftschadstoffe
Bei der Holzverbrennung entstehen Feinstaub und weitere Luftschadstoffe.
Moderne Technik und geeignete Brennstoffe können diese Emissionen reduzieren, aber nicht vollständig vermeiden.
Fernwärme
Fernwärmenetze transportieren Wärme von zentralen Erzeugungsanlagen zu vielen Gebäuden.
Sie können unterschiedliche Wärmequellen miteinander verbinden und sind besonders in dicht bebauten Gebieten relevant.
Wärmenetze
Wärmenetze können mit Großwärmepumpen, Solarthermie, Geothermie, Abwärme oder Biomasse gespeist werden.
Ihre Klimawirkung hängt deshalb stark von der jeweiligen Erzeugungsstruktur ab.
Industrielle Abwärme
Industrieanlagen, Rechenzentren und andere technische Prozesse geben teilweise große Wärmemengen an die Umgebung ab.
Ein Teil dieser Abwärme kann für Gebäude oder andere Prozesse genutzt werden.
Temperaturniveau
Ist die Abwärme zu kühl für eine direkte Nutzung, kann eine Wärmepumpe das Temperaturniveau erhöhen.
Dadurch lassen sich zusätzliche fossile Brennstoffe einsparen.
Geothermie
Geothermie nutzt Wärme aus dem Untergrund. Oberflächennahe Geothermie dient häufig als Wärmequelle für Wärmepumpen.
Tiefengeothermie kann in geeigneten Regionen auch direkt Wärme für Wärmenetze bereitstellen.
Standortabhängigkeit
Die Nutzungsmöglichkeiten hängen stark von Geologie, Tiefe und Temperatur des Untergrunds ab.
Eine sorgfältige Erkundung ist daher notwendig.
Wärmespeicher
Wärmespeicher ermöglichen es, Erzeugung und Verbrauch zeitlich voneinander zu entkoppeln.
Warmwasser- oder Pufferspeicher können Wärme über Stunden oder Tage bereitstellen.
Großwärmespeicher
Große Speicher können in Wärmenetzen eingesetzt werden und erhebliche Wärmemengen aufnehmen.
Dadurch lassen sich beispielsweise Zeiten mit besonders hoher erneuerbarer Stromproduktion besser nutzen.
Saisonale Wärmespeicher
Saisonale Speicher sollen Wärme über mehrere Monate speichern.
Dadurch könnte beispielsweise sommerliche Solarwärme teilweise im Winter genutzt werden.
Speicherverluste
Je länger Wärme gespeichert wird, desto wichtiger sind gute Dämmung und eine geeignete Speichergröße.
Vollständig verlustfreie Wärmespeicherung ist technisch nicht möglich.
Kommunale Wärmeplanung
Die Wärmewende erfordert langfristige Planung, weil Gebäude und Wärmenetze über Jahrzehnte genutzt werden.
Kommunale Wärmeplanung untersucht, welche Wärmeversorgung in verschiedenen Gebieten sinnvoll sein kann.
Gebietsbezogene Lösungen
In dicht bebauten Quartieren können Wärmenetze sinnvoll sein, während in anderen Gebieten dezentrale Wärmepumpen Vorteile besitzen.
Die optimale Lösung hängt von Gebäudestruktur, Wärmequellen und Infrastruktur ab.
Bestandsgebäude
Ein großer Teil der zukünftigen Wärmeversorgung betrifft Gebäude, die bereits heute bestehen.
Die Wärmewende kann deshalb nicht allein durch besonders effiziente Neubauten erreicht werden.
Schrittweise Modernisierung
Heizsystem, Fenster und Dämmung können häufig in mehreren Sanierungsschritten verbessert werden.
Eine langfristige Planung verhindert, dass einzelne Maßnahmen später nicht zueinander passen.
Neubauten
Neubauten können von Beginn an mit geringem Wärmebedarf und niedrigen Heiztemperaturen geplant werden.
Dadurch eignen sie sich besonders für Wärmepumpen und erneuerbare Wärme.
Passiver Wärmeschutz
Gebäudeausrichtung, kompakte Bauweise und gute Dämmung reduzieren den Heizbedarf bereits ohne aktive Technik.
Dies verringert langfristig Energieverbrauch und notwendige Anlagengröße.
Hydraulischer Abgleich
Auch bestehende Heizsysteme können häufig effizienter betrieben werden. Beim hydraulischen Abgleich wird die Wärmeverteilung an den tatsächlichen Bedarf einzelner Räume angepasst.
Dadurch können unnötig hohe Pumpenleistungen und Vorlauftemperaturen vermieden werden.
Heizkurve
Die Heizkurve bestimmt, welche Vorlauftemperatur bei einer bestimmten Außentemperatur bereitgestellt wird.
Eine möglichst niedrige und passend eingestellte Heizkurve verbessert die Effizienz vieler Heizsysteme.
Wärmewende und Energieeffizienz
Eine klimaverträgliche Wärmequelle allein genügt nicht, wenn gleichzeitig sehr große Wärmemengen benötigt werden.
Effizienz reduziert die notwendige Erzeugungsleistung und den Bedarf an Strom, Brennstoffen und Infrastruktur.
Systemeffizienz
Entscheidend ist deshalb das Zusammenspiel aus Gebäudehülle, Heiztechnik, Wärmeverteilung und Nutzung.
Eine Wärmewende betrachtet das gesamte Wärmesystem.
Suffizienz
Neben Effizienz kann auch ein angemessener Wärmebedarf zur Wärmewende beitragen.
Raumtemperaturen, beheizte Flächen und Nutzungsgewohnheiten beeinflussen den Energieverbrauch.
Beheizte Fläche
Je größer die beheizte Wohn- oder Nutzfläche pro Person ist, desto höher kann der gesamte Wärmebedarf ausfallen.
Suffiziente Gebäudenutzung ergänzt technische Effizienzmaßnahmen.
Industrielle Prozesswärme
Industrie benötigt Wärme in sehr unterschiedlichen Temperaturbereichen.
Niedrige und mittlere Temperaturen können teilweise direkt elektrifiziert oder mit Wärmepumpen erzeugt werden.
Hochtemperaturwärme
Für sehr hohe Temperaturen sind je nach Prozess andere Technologien notwendig.
Direktelektrische Verfahren, Wasserstoff oder andere Energieträger können dort eine Rolle spielen.
Elektrische Prozesswärme
Elektrische Widerstandsheizungen, Induktion und andere Verfahren können Strom direkt in Prozesswärme umwandeln.
Mit erneuerbarem Strom kann dadurch fossile Verbrennung ersetzt werden.
Effizienzaspekte
Direkte elektrische Wärme besitzt zwar einen hohen Umwandlungswirkungsgrad, nutzt aber im Gegensatz zur Wärmepumpe keine zusätzliche Umweltwärme.
Die geeignete Technologie hängt deshalb vom benötigten Temperaturniveau ab.
Wasserstoff
Wasserstoff wird als möglicher Energieträger für bestimmte schwer elektrifizierbare Wärmeanwendungen diskutiert.
Seine Herstellung durch Elektrolyse benötigt jedoch erhebliche Mengen Strom.
Gezielter Einsatz
Aufgrund der Umwandlungsverluste ist direkte Elektrifizierung häufig energetisch effizienter.
Wasserstoff kann besonders dort sinnvoll sein, wo direkte elektrische Verfahren technisch schwer umsetzbar sind.
Wärmewende und Stromnetze
Elektrische Wärmeerzeugung erhöht den Stromverbrauch besonders in kalten Perioden.
Netze müssen deshalb für zusätzliche Lasten und neue Verbrauchsprofile ausgelegt werden.
Lastmanagement
Wärmepumpen können einen Teil ihres Verbrauchs zeitlich verschieben, wenn Gebäude und Speicher ausreichend Wärme puffern.
Dadurch lässt sich das Stromsystem flexibler betreiben.
Wärmewende und Solarstrom
Photovoltaik kann einen Teil des Strombedarfs von Wärmepumpen decken.
Die zeitliche Übereinstimmung ist im Winter jedoch begrenzt, weil der Heizbedarf hoch und die Solarstromproduktion vergleichsweise niedrig ist.
Wärmespeicherung
Tagsüber erzeugter Solarstrom kann genutzt werden, um Warmwasser oder Gebäudemasse vorübergehend stärker zu erwärmen.
Dadurch lässt sich ein Teil der Energie zeitlich verschieben.
Klimawirkung
Die Wärmewende reduziert Treibhausgasemissionen, wenn fossile Brennstoffe durch erneuerbare und effiziente Wärmequellen ersetzt werden.
Besonders große Einsparungen entstehen bei gleichzeitig sinkendem Wärmebedarf.
Lebenszyklus
Auch neue Heiztechnik und Dämmstoffe verursachen bei Herstellung und Installation Umweltwirkungen.
Über die Nutzungsdauer können die eingesparten Betriebsemissionen diese Belastungen jedoch deutlich übertreffen.
Ressourcenbedarf
Neue Heizsysteme benötigen Metalle, Kunststoffe, elektronische Komponenten und teilweise Kältemittel.
Auch Wärmenetze und Gebäudesanierungen verursachen große Materialströme.
Kreislaufwirtschaft
Langlebige, reparierbare und recyclingfähige Anlagen verbessern die Ressourceneffizienz der Wärmewende.
Materialkreisläufe sollten deshalb bereits bei Planung und Produktentwicklung berücksichtigt werden.
Soziale Dimension
Heizung ist eine grundlegende Voraussetzung für Wohnen und Gesundheit. Investitionen in neue Technik oder Sanierungen können Haushalte unterschiedlich stark belasten.
Eine Wärmewende muss deshalb auch soziale und wirtschaftliche Fragen berücksichtigen.
Bezahlbare Wärme
Investitionskosten und langfristige Betriebskosten müssen gemeinsam betrachtet werden.
Förderung, Beratung und stabile Rahmenbedingungen können den Übergang zu neuen Heizsystemen erleichtern.
Versorgungssicherheit
Eine stärker elektrifizierte und erneuerbare Wärmeversorgung verändert die Anforderungen an Energieinfrastruktur.
Stromnetze, Speicher, Wärmenetze und verschiedene Wärmequellen müssen zuverlässig zusammenarbeiten.
Diversifizierung
Die Nutzung unterschiedlicher lokaler Wärmequellen kann Abhängigkeiten von einzelnen fossilen Energieträgern reduzieren.
Dazu gehören Umweltwärme, Geothermie, Solarthermie und Abwärme.
Wärmewende und Stadtentwicklung
Die Wärmeversorgung hängt eng mit Siedlungsstruktur und Bebauungsdichte zusammen.
Dichte Quartiere bieten andere Möglichkeiten als locker bebaute Gebiete.
Quartierslösungen
Gemeinsame Wärmenetze, zentrale Speicher oder große Wärmepumpen können mehrere Gebäude gleichzeitig versorgen.
Dadurch lassen sich teilweise Wärmequellen erschließen, die für einzelne Gebäude nicht wirtschaftlich wären.
Zusammenfassung
Die Wärmewende bezeichnet den Umbau der Wärmeversorgung weg von fossilen Brennstoffen hin zu erneuerbaren und effizienten Systemen. Zentrale Elemente sind Gebäudesanierung, Wärmepumpen, Wärmenetze, Solarthermie, Geothermie, Abwärme und ein zunehmend erneuerbarer Strommix.
Eine erfolgreiche Wärmewende verbindet technische Umstellung mit einer Verringerung des Wärmebedarfs. Sie betrifft Gebäude, Industrie, Stromnetze und Stadtplanung gleichermaßen und ist ein wesentlicher Bestandteil von Klimaschutz, Versorgungssicherheit und langfristiger Ressourcenschonung.
