Nachhaltige Kälte- und Wärmeversorgung urbaner Räume mittels Fernkälte- bzw. Fernwärmenetzen

Auftraggeber Umweltbundesamt (UBA)

Laufzeit November 2023 – März 2026

Hintergrund

Bedingt durch den Klimawandels zeigt sich heute schon eine signifikante Zunahme in den mittleren Sommertemperaturen gegenüber dem langjährigen Mittel sowie einem Anstieg der Tage mit hohen Außentemperaturen von über 30°C. Insbesondere in urbanen Räumen ist die Belas-tung durch steigenden Temperaturen im Sommer zu spüren, da aufgrund der höheren Versiegelung und der Einschränkung der Luftzirkulation sich ein Hitzeinseleffekt (Urban heat island) bildet, der zu deutlichen höheren bodennahen Temperaturen führt. Mit zunehmendem Klimawandel ist zu erwarten, dass sich dieser Effekt noch weiter verstärkt. In Wohngebäuden ist die Nachfrage nach Klimaanlagen entsprechend gestiegen. Der Klimatisierungsbedarf in Nichtwohngebäuden wird ebenfalls zunehmen, nicht zuletzt aus arbeitsschutzrechtlicher Vorsorgepflicht. Die energetische Sanierung von Gebäuden und die damit einhergehende Verbesserung des sommerlichen Wärmeschutzes kann den zunehmenden Kältebedarf mindern. Insgesamt ist jedoch zu erwarten, dass der Bedarf und die Nachfrage nach aktiver Kühlung für Gebäude- und Prozessklimatisierung zunehmen wird.

Ziele und Ergebnisse

Eine eingehende Untersuchung der bestehenden Fernkältenetze und der Potenziale insbesondere mit Bezug auf einen integrativen Aufbau von Wärme- und Kältenetzen zu dem Heben von Synergien liegt für Deutschland bisher nicht vor. Vor diesem Hintergrund ist das Ziel des Projektes diese Wissenslücken zu schließen und Möglichkeiten zur Erweiterung der leitungsgebundenen Kälteversorgung in Verbindung mit der auf Kältekreisläufen basierenden Wärmeversorgung (Großwärmepumpen) aufzuzeigen. Dabei steht die Realisierung eines energieeffizienten und umweltschonenden Ausbaus von Kältenetzen im Fokus, der gleichzeitig mit dem Umbau der leitungsgebundenen Wärmeversorgung unter Berücksichtigung der ermittelten Potenziale erfolgt. Eine wichtige Grundlage für dieses Vorhaben ist die Analyse der aktuellen leitungsgebundenen Wärmeversorgung mit Wärmepumpen und deren Ausbaupfade. Dies ist besonders relevant angesichts veränderter Rahmenbedingungen, da 40 % des Fernwärmeangebots im Jahr 2016 auf Erdgas basierten, dessen Verfügbarkeit inzwischen stark eingeschränkt ist und bis 2045 durch klimafreundlichere Alternativen ersetzt werden muss. In diesem Zusammenhang wird auch untersucht, wie die Integration von Abwärmequellen wie Rechenzentren und anderen niederkalorischen Quellen erfolgreich umgesetzt werden kann. Ein weiterer Fokus der Untersuchung liegt darin, den Anteil der Fernkälteversorgung in Städten zu ermitteln. Hierbei werden bestehende Fernkältenetze identifiziert und dokumentiert, um einen Überblick über den aktuellen Status zu erhalten und daraus Potenziale für den weiteren Aus- und Neubau abzuleiten. Darüber hinaus wird analysiert, wie sich diese Fernkältenetze im Hinblick auf Umweltauswirkungen (einschließlich HFKW-Emissionen) und Materialverbrauch im Vergleich zu dezentralen Szenarien unter Berücksichtigung von Faktoren wie Flächenverbrauch auswirken. Die Erkenntnisse dieses Projekts sollen optional in Form eines Leitfadens für kommunale und private Energieversorger zusammengefasst werden, sofern sich die leitungsgebundene Kälte-versorgung als vorteilhaft erweist. Dieser Leitfaden wird Anleitungen zur Einrichtung und Erwei-terung von Kältenetzen sowie erforderliche Voraussetzungen enthalten. Darüber hinaus werden rechtliche Rahmenbedingungen, Hemmnisse und Lösungsansätze erläutert, und bestehende Fördermöglichkeiten werden beschrieben.

Aufgaben von IREES

  • Projektmanagement

  • Kenntnisstand zu Wärme- und Kältenetzen

  • Ausbaupotentiale und Langzeitperspektive von Kälte- und Wärmenetzen

  • Akteursbefragungen

Projektpartner

  • ifeu GmbH – Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg

Ansprechpartner

Eftim Popovski
Eftim Popovski
Dr. Jan Steinbach
Dr. Jan Steinbach
Catrice Christ
Catrice Christ
Dr. Sophie Lohmann
Dr. Sophie Lohmann
Johannes Haller
Johannes Haller
Vanessa Schindler
Vanessa Schindler