Großwärmepumpen im Bestandswärmenetz: Dimensionierung, Einbindung und Wirtschaftlichkeit

Warum Großwärmepumpen gerade jetzt relevant werden

Großwärmepumpen sind keine neue Technologie – aber sie sind zur Schlüsseltechnologie der Wärmewende geworden. Mit sinkenden Stromgestehungskosten aus erneuerbaren Quellen, steigendem CO₂-Preis für fossile Alternativen und einem zunehmend dekarbonisierten Stromnetz verbessert sich die Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen im Wärmenetzkontext erheblich.

Für Wärmenetzbetreiber, die ihren WNTP nach WPG §32 erstellen, ist die Großwärmepumpe in fast allen Netzszenarien eine relevante Variante – entweder als alleinige Grundlastlösung, als Ergänzung zu einer Abwärmequelle oder als Überbrückungslösung bis zur Verfügbarkeit erneuerbarer Tiefengeothermie.

Dimensionierung: Grundlast, nicht Spitzenlast

Ein entscheidender Planungsgrundsatz: Großwärmepumpen sind Grundlastmaschinen. Sie werden auf den Teil der Jahresdauerlinie ausgelegt, der mit vielen Volllaststunden und konstanter Last bedient werden kann – typischerweise 4.000 bis 6.500 Volllaststunden pro Jahr. Spitzenlast bleibt für flexible, kostengünstige Peakerzeuger (Gaskessel oder Biomasse).

Konkret bedeutet das: Eine Wärmepumpe deckt typischerweise 40 bis 70 % der installierten Spitzenlast – aber 60 bis 85 % des Jahreswärmebedarfs. Wer eine Wärmepumpe auf die Spitzenlast dimensioniert, überdimensioniert massiv und verschlechtert die Wirtschaftlichkeit durch niedrige Volllaststunden.

Rechenbeispiel: Netz mit 15 MW Spitzenlast, 55 GWh/a Jahreswärmebedarf. - Grundlastanteil (unter 8 MW, mehr als 5.500 h/a): ca. 40 GWh/a - Empfohlene Wärmepumpenleistung: 8 MW (entspricht 5.000 Volllaststunden bei 40 GWh/a Erzeugung) - Deckungsanteil: 73 % des Jahreswärmebedarfs

Wärmequellen: Was im Bestandsnetz funktioniert

Die Effizienz einer Großwärmepumpe (ausgedrückt als Jahresarbeitszahl, JAZ) hängt entscheidend von der Wärmequelle ab. Die relevantesten Quellen für Bestandsnetze:

• Abwasser (Kanalwärme): Stabil 10–15 °C ganzjährig, JAZ 3,5–4,5. Verfügbarkeit abhängig von Kanaltrasse und Genehmigung.
• Fluss- oder Seewasser: Saisonal variabel (4–20 °C). JAZ 3,0–4,5 je nach Jahreszeit. Hohe Eignung in Flussnähe.
• Grundwasser: Stabile 8–12 °C. JAZ 3,8–5,0. Erheblicher Genehmigungsaufwand durch Wasserrecht.
• Industrielle Abwärme (Niedertemperatur): Weniger als 40 °C, hohe JAZ. Verfügbarkeit und Kontinuität sorgfältig prüfen.
• Außenluft: Flexibel installierbar, aber JAZ stark wetterabhängig (2,5–4,0). Gut als ergänzender Erzeuger.

Die Netztemperatur des Bestandsnetzes ist der zweite entscheidende Parameter: Eine Wärmepumpe, die für ein Niedertemperaturnetz (VL 70 °C) ausgelegt ist, arbeitet deutlich effizienter als eine, die auf ein klassisches Hochtemperaturnetz (VL 100 °C) heben muss. Netztemperaturabsenkung und Wärmepumpen-Integration sollten deshalb gemeinsam geplant werden.

Einbindung ins Bestandsnetz

Die hydraulische Einbindung einer Großwärmepumpe in ein Bestandsnetz erfordert sorgfältige Planung:

• Einspeisepunkt: Zentral in der Heizzentrale oder dezentral am Netz? Zentrale Einbindung vereinfacht die Regelung erheblich.
• Hydraulischer Abgleich: Wärmepumpen arbeiten mit niedrigen Volumenströmen und hohen Temperaturspreizungen. Bestandsnetze haben oft hohe Rücklauftemperaturen (60–70 °C), die die Wärmepumpeneffizienz senken. Rücklauftemperaturabsenkung ist häufig eine sinnvolle Begleitmaßnahme.
• Regelstrategie: Grundlastbetrieb mit fester Einsatzreihenfolge oder flexible Reaktion auf Strompreissignale?
• Platzbedarf: Großwärmepumpen ab 1 MW thermisch erfordern Aufstellflächen von 100–500 m², abhängig von Typ und Kühltürmen.

Wirtschaftlichkeit im aktuellen Marktumfeld

Investitionskosten für Großwärmepumpen liegen heute (2026) bei etwa 400–800 €/kW thermisch, abhängig von Typ, Leistungsklasse und Wärmequelle. Bei 8 MW Leistung und einem mittleren Kostensatz von 600 €/kW ergibt sich eine Investition von ca. 4,8 Mio. €.

Mit BEW-Förderung (bis zu 40 % der förderfähigen Kosten) reduziert sich das Eigenkapitalerfordernis auf ca. 2,9 Mio. €. Bei 5.000 Volllaststunden, einem Wärmegestehungspreis von 40–60 €/MWh (je nach Strompreisszenario) und im Vergleich zu einem Gaskessel mit CO₂-Kosten entsteht eine Amortisationszeit von typisch 8–12 Jahren.

Wichtig: Die Wirtschaftlichkeit verbessert sich mit sinkendem Strompreis und steigendem CO₂-Preis. Beide Trends sind strukturell – nicht nur eine kurzfristige Marktbewegung.

Energie-Zentrale bildet Wärmepumpen-Varianten vollständig ab

Im Energie-Zentrale-Modell werden Großwärmepumpen als vollständig konfigurierbare Erzeugereinheiten abgebildet: Leistung, JAZ-Kurven, Wärmequellentemperatur, Volllaststunden-Profil. Die Dispatch-Simulation ordnet sie korrekt in die Merit-Order ein.

Das Ergebnis: verteidigbare Volllaststunden, reproduzierbare CO₂-Bilanzen und ein TCO-Vergleich, der auch bei Behördennachfragen standhält. Sprechen Sie uns an.