Deutschlands Fernwärmebranche steht vor der größten Transformation ihrer Geschichte. Bis spätestens 2045 sollen Fernwärmesysteme klimaneutral betrieben werden. Doch noch dominieren fossile KWK-Anlagen, während Wärme aus erneuerbaren Quellen, wie dezentral gelegenen Großwärmepumpen, industrieller Abwärme, oder Solarthermie, erst Stück für Stück in den Erzeugermix integriert wird. Gleichzeitig erhöhen volatile Strompreise und steigende Anforderungen an die Netzhydraulik die Komplexität effizienter Betriebsführung.
Ganzheitliche Betrachtung – vom Wärmeerzeuger bis zum Kunden
Um langfristig erfolgreich zu sein, ist eine ganzheitliche, digitale Steuerung des gesamten Fernwärmesystems essenziell. Betriebsdaten und physikbasierte Digitale Zwillinge geben hierbei wichtige Orientierung, indem sie Einblicke in Netzverhältnisse ermöglichen und optimale Betriebsstrategien vorschlagen. Unternehmen, die ihre Netze konsequent digitalisieren, schaffen langfristige Effizienzvorteile, verbessern ihre Wettbewerbsfähigkeit und erhöhen so ihren Beitrag zur deutschen Wärmewende.
Effizienzhebel – Dynamische Regelungen
Viele Fernwärmesysteme fahren heute noch mit statischen Heizkurven, welche die Vorlauftemperaturen unter Berücksichtigung der Außentemperatur und einer teils groben Netzkenntnis festlegen. Diese traditionelle Betriebsweise verursacht vermeidbare Wärmeverluste und reduziert die Effizienz erneuerbarer Wärmeerzeuger. Die Lösung heißt dynamische Vorlauftemperatursteuerung: Machine-Learning-basierte Prognose- und Steuerungssysteme passen Netztemperaturen flexibel und vorausschauend an den tatsächlichen Bedarf an. Das senkt Wärmeverluste, reduziert Engpässe, verbessert die Effizienz der Erzeuger und reduziert Kosten sowie CO₂-Emissionen deutlich.
Best Practices und Erkenntnisse
Digitaler Zwilling & Temperaturoptimierung: Beispiele aus Wien und Flensburg zeigen, dass digitale Modelle von Fernwärmesystemen erhebliche Optimierungspotenziale heben.
Beispiel Wien Energie:
In Wien läuft seit 2021 eine Kooperation, in der Gradyent digitale Modelle einiger Wiener Sekundärnetzen erstellt hat und die Temperaturen dynamisch in Echtzeit – via Autopilot , steuert.
Ergebnis: Auch bei diesen – eher kleinen – Netzgebieten sind im Schnitt 4 °C weniger Vorlauftemperatur nötig, ohne Komforteinbußen – ein entscheidender Effizienzgewinn. Bei größeren und komplexeren Netzen erreichen die Einsparungen im Jahresschnitt häufig mehr als 10 °C.
Beispiel Stadtwerke Flensburg:
In Flensburg wurden mittels Simulation zehn Transformationsszenarien durchgespielt, um die optimale Balance zwischen Temperaturabsenkung, Investitionen (z.B. Netzverstärkungen) und Betriebskosten zu finden.
In Flensburg hat man einen Fahrplan entwickelt, wie man durch eine Temperatursenkung die Effizienz der geplanten 60 MW-Großwärmepumpe signifikant steigern kann. Konkret wurde mit Hilfe eines Digitalen Zwillings ein Maßnahmenpaket definiert, um den Anteil der über 95 °C gelieferten Wärme von ~10 % auf unter 1 % zu reduzieren. Im ersten Schritt senkt der Ersatz der Heizkurve durch die dynamische Temperaursteuerung mit Digitalem Zwilling die Temperatur bereits im laufenden Betrieb so ab, dass im Jahresschnitt nur noch ca. 3 % der Wärme über 95 °C liegen – etwa eine durchschnittliche Absenkung um 10 °C, ohne CAPEX-Investitionen.
In weiteren Schritten (inklusive gezielter Investitionen in größere Rohrquerschnitte und leistungsfähigere Pumpen) soll der >95 °C-Anteil dann auf <1 % gedrückt werden. Durch diese Maßnahmen verringern sich Wärmeverluste und die Wärmepumpen können fast ganzjährig im optimalen Bereich arbeiten.
Das Vorgehen der Stadtwerke Flensburg ist damit ein Best Practice für viele deutsche Versorger: Das Unternehmen will bis 2035 klimaneutral sein und hat früh erkannt, dass ohne substanzielle Temperaturreduktion eine wirtschaftliche grüne Wärmeerzeugung nicht machbar ist. Sie sind innovative Wege gegangen, um Ihre Ziele erreichen zu können.
Beide Fernwärmebetreiber berichten von verbesserter Versorgungssicherheit und tieferem Verständnis des eigenen gesamten Fernwärmesystems.
Solche Best Practices unterstreichen, dass datengetriebene Planung und Echtzeitoptimierung kein Selbstzweck ist, sondern direkt messbare Vorteile bringt – in Form von Energieeinsparungen, Emissionsminderungen und zuverlässigerem Betrieb.
Strompreisorientierte und netzdienliche Produktionsplanung – wirtschaftliche Chancen gezielt nutzen
Die zunehmende Volatilität der Strommärkte birgt für Fernwärmeunternehmen zugleich Risiken und Chancen. Wer seine Wärmeerzeuger nach Strompreisen ausrichten kann, profitiert wirtschaftlich und ökologisch: Großwärmepumpen und Power-to-Heat-Anlagen laufen bevorzugt, wenn Strompreise niedrig oder sogar negativ sind. In Hochpreisphasen kann hingegen KWK-basiert Strom produziert und gewinnbringend verkauft werden. Ein physik- und datenbasierter Digitaler Zwilling ermöglicht dabei in Echtzeit eine automatisierte, vorausschauende Einsatzplanung, welche die Netzhydraulik in Ihrer Dynamik berücksichtigt, die Betriebskosten senkt und den CO₂-Ausstoß minimiert.
Beispiel Vatajankoski in Finnland:
Das finnische Energieunternehmen wollte die wirtschaftlichen und operativen Auswirkungen prüfen, die sich aus der Nutzung von Abwärme aus einem Rechenzentrum und der Einführung von Elektroheizkesseln ergeben würden. Mithilfe des Digitalen Zwillings konnten die wirtschaftlichen Auswirkungen unterschiedlicher Strategien für den Erzeugereinsatz in kürzester Zeit analysiert werden. Dabei ergab sich, dass die neuen Erzeuger zu einer Senkung der Betriebskosten von 43% führen konnten.
Der Schlüssel zu diesen Einsparungen liegt darin, die Elektrokessel nur dann zu betreiben, wenn die Strompreise niedrig sind, und bei hohen Strompreisen die KWK-Anlage zu bevorzugen.
So gelingt die Umsetzung – Handlungsempfehlungen für Entscheider
Für Fernwärmeversorger gibt es klare Handlungsschritte: Bevor massive CAPEX Investitionen getätigt werden, ist eine datenbasierte Potenzialanalyse der eigenen Erzeuger- und Netzstruktur entscheidend. Darauf folgt die gezielte Identifikation konkreter Flexibilitätsoptionen und der konsequente Ausbau digitaler Kompetenzen und Werkzeuge. Digitale Lösungen schaffen dabei die technische Grundlage für effizienten Betrieb und Versorgungssichert. Gleichzeitig sollten Führungskräfte und Mitarbeiter systematisch in diesen Prozess eingebunden werden.
Fazit: Flexibilität durch Digitalisierung entscheidet über den Erfolg
Die Energiewende im Wärmesektor erfordert jetzt klares Handeln. Fernwärmeunternehmen, die bereits heute konsequent in dynamische Regelung und strompreisorientierte Erzeugereinsatzplanung- und Steuerung investieren, schaffen nachhaltige Wettbewerbsvorteile für das Unternehmen selbst und für die Branche. Wer das eigene Fernwärmesystem als digitales Gesamtsystem betrachtet und steuert, wird nicht nur ökologisch, sondern auch wirtschaftlich langfristig profitieren – und gestaltet so die Zukunft aktiv mit.