Wärmenetze verteilen Energie zum Heizen, die in Heizkraft- oder Heizwerken produziert wird, an mehrere Wohn- und Gewerbeeinheiten. Wärmenetze sind sehr effizient und daher wirtschaftlicher als Einzelbefeuerungen. Auch die Umweltbilanz fällt häufig positiver aus – wichtig für die Energiewende im Wärmesektor.
Das Wärmenetz für Nah- und Fernwärme
Ein Wärmenetz besteht aus einer zentralen Heizanlage, einem Verteilnetz und Übergabestationen in den angeschlossenen Gebäuden. Die Anlage erzeugt Heizwärme, die über gedämmte Erdleitungen zu den angebundenen Gebäuden geleitet wird. Das Transportmedium der Wärme ist meist heißes Wasser.
„Fernwärme“ ist der Oberbegriff für diese Energieart. Die Unterscheidung in Nahwärmenetz und Fernwärmenetz ist eher theoretischer Natur. Beide funktionieren gleich. In der Regel ist die Leitungslänge bei Nahwärmenetzen nicht länger als ein Kilometer.
Fernwärme stellt eine besonders effiziente Art der Wärmeversorgung dar. Denn Gebäude, die auf diese Weise versorgt werden, brauchen keine eigenen Heizanlagen, keine Schornsteine und keine Brennstofflager, wie beispielsweise Öltanks. Sie haben lediglich eine Übergabestation, an der ein Wärmetauscher (auch Wärmeübertrager genannt) die Wärme in das Heizsystem des Gebäudes überträgt. Auch für die Warmwasserversorgung in Küche und Bad wird diese Wärme verwendet.
Meist wird Fernwärme in GuD-Kombikraftwerken oder Blockheizkraftwerken erzeugt. Das hat den Vorteil, dass der Wirkungsgrad besonders hoch ist, weil gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt werden. Erzeugt Die dafür benötigte Primärenergie stammt aus Kohle, Erdgas, Öl und sogar Müll. Auch Bioerdgas oder Geothermie kommen als Energieträger infrage.
Vor allem in Städten und Ballungsräumen wird Fernwärme als Heizquelle angeboten. Denn Fernwärme ist eine Energieart, die ortsgebundener ist als Strom. Ein wirtschaftlicher Betrieb von Fernwärme ist über sehr lange Strecken nicht möglich. Das liegt einerseits an den Kosten für lange Transportleitungen und andererseits an den Energieverlusten über weite Strecken.
Neben Nah- und Fernwärme findet sich immer häufiger der Begriff „kalte Nahwärme“. Das Prinzip des Wärmenetzes ist dabei ähnlich, erzeugt wird die Wärme allerdings per Geothermie. Dem Erdboden wird nah unter der Oberfläche mit Kollektoren Wärme entzogen, die ganzjährig konstant zwischen 10 und 12 Grad Celsius beträgt. Statt Wärmetauschern sind in den angeschlossenen Häusern Wärmepumpen im Einsatz, die die Energie verdichten und die Temperatur erhöhen. In Deutschland gibt es bisher nur wenige solcher kalter Nahwärme-Netze (Stand: 2019).
Das Leitungssystem
Wärmenetze zeichnen sich durch einen geschlossenen Kreislauf aus. Als Erzeugungsanlagen sind häufig Heizkraftwerke im Einsatz, die nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung funktionieren. Als Trägermedium der Wärme dient Wasser, das meist mit einer Temperatur zwischen 80 und 130 Grad Celsius an die Abnehmer geliefert wird. Um Korrosion, also die Beschädigung von Metallteilen durch Rost, zu minimieren, ist das Wasser enthärtet und teilweise auch entsalzt.
Die Rohre bestehen in der Regel aus Kunststoff oder Metall und sind außen gut gedämmt. Sie sind meist unterirdisch verlegt, die Transportleitungen manchmal auch im Freien, wie beispielsweise vom Heizkraftwerk in Altbach/Deizisau nach Esslingen und Stuttgart zur Daimler AG in die Mercedes-Benz-Werke. Auf seinem Weg zu den Haushalten passiert die Fernwärme Anlagen, die Druck und Volumen stabil halten. Beim Abnehmer wird die Wärme an der Übergabestation über einen Wärmetauscher auf den Heizkreislauf in einem Gebäude übertragen. Die von einem auf das andere Medium übertragene Energiemenge erfasst ein Wärmemengenzähler. Das abgekühlte Wasser bleibt in der Leitung und fließt zurück zum Erzeuger, wo es wiederum erhitzt wird. Dabei gilt: Je niedriger die Rücklauftemperatur, desto höher ist die Menge an Wärme pro Kubikmeter Wasser, die übertragen wurde, und desto höher ist die Effizienz.
Eine Wärmezentrale kümmert sich um die effiziente Steuerung des Systems. Denn in einem Fernwärmenetz muss die Menge der erzeugten und abgegebenen Wärme stets im Gleichgewicht sein.