Als Fernwärme (auch Fernheizung) bezeichnet man die leitungsgebundene Lieferung von Wärme zur Versorgung von Gebäuden mit Raumwärme und Warmwasser. Transportiert wird die thermische Energie in einem wärmegedämmten Rohrsystem, dem Wärmenetz, das überwiegend erdverlegt ist. Versorgt ein kleines Netz nur einzelne Gebäude oder eine Siedlung, spricht man von Nahwärme. Weltweit existierten bereits 2013 rund 80.000 solcher Systeme, etwa 6.000 davon in Europa.
Aufbau des Wärmenetzes
- Vorlauf: Aufbereitetes Wasser verlässt die Erzeugungsanlage erhitzt und strömt zu den angeschlossenen Gebäuden; klassische Netze arbeiten mit 70 bis 130 °C.
- Rücklauf: Abgekühltes Wasser fließt zurück zur Erzeugung. Je niedriger die Rücklauftemperatur, desto geringer die Verluste und desto höher der Anteil der Wärme, der beim Kunden ankommt.
- Hausübergabestation: Ein Wärmetauscher trennt das Netzwasser vom Heizkreislauf des Gebäudes. Im Haus sind dann kein Heizkessel und kein Brennstofflager nötig.
Woher die Wärme kommt
Erzeuger sind Heizwerke, Heizkraftwerke und Blockheizkraftwerke, die in Kraft-Wärme-Kopplung gleichzeitig Strom und Wärme liefern und dadurch Brennstoff gegenüber getrennter Erzeugung sparen. Hinzu kommen Anlagen auf Basis von Biomasse, Müllverbrennung, Geothermie über Erdwärmesonden und Solarthermie sowie Großwärmepumpen, die Umweltwärme erschließen. Auch industrielle Abwärme kann eingespeist werden.
Temperaturniveau und Netzentwicklung
Die Netze werden in Generationen eingeteilt: von den frühen Dampfsystemen über Heißwasser mit über 100 °C hin zu Niedertemperaturnetzen mit rund 50 bis 90 °C und schließlich zu kalten Netzen, die nur 10 bis 25 °C führen und die Wärme dezentral im Gebäude mit Wärmepumpen auf Heiztemperatur bringen — ihre Effizienz beschreibt die Jahresarbeitszahl. Der Trend geht zu niedrigeren Temperaturen, weil Wärmeverluste, Dämmverluste und Erzeugungsaufwand damit sinken und sich zusätzliche Quellen erschließen.
Abwärme aus Rechenzentren einspeisen
Ein Rechenzentrum fällt als Wärmequelle das ganze Jahr über zuverlässig an — anders als Heizbedarf, der im Sommer fast verschwindet. Seine Abwärme liegt je nach Kühlkonzept bei etwa 25 bis 60 °C; für klassische Vorlauftemperaturen muss sie deshalb angehoben werden, in kalten Netzen lässt sie sich dagegen direkt einbinden; die Heizkurve der angeschlossenen Heizkreise entscheidet, welches Niveau nötig ist. Die Einspeisung erfolgt über eine Wärmeübergabestation; die Wärmerückgewinnung liefert dabei die Wärme, die sonst über Kühltürme und Rückkühler verloren ginge. Städte wie Stockholm nutzen solche Modelle seit Jahren, und das Energieeffizienzgesetz setzt Anreize: Betreiber von Rechenzentren müssen ein Angebot zur Abgabe der Wärme vorlegen, während umgekehrt keine Pflicht des Netzbetreibers besteht, sie abzunehmen oder das Rechenzentrum anzuschließen.
Rolle in der Wärmewende
Fernwärme bündelt viele Erzeuger in einem Netz und lässt sich schrittweise auf erneuerbare Quellen umstellen, ohne dass jedes Gebäude umgerüstet werden muss. Ihre Klimabilanz hängt davon ab, womit das Netz gespeist wird: Netze mit hohem Anteil fossiler Brennstoffe sind nicht automatisch umweltfreundlich, während Kombinationen aus Kraft-Wärme-Kopplung, Abwärme und Großwärmepumpen deutlich bessere Werte erreichen. Als Kennzahl für den Energieaufwand eines Rechenzentrums bleibt die Power Usage Effectiveness maßgeblich, für die Klimawirkung steht die Carbon Usage Effectiveness.
Abgrenzung
Fernwärme ist der Transportweg der Wärme, das Wärmenetz seine Infrastruktur. Die Quelle ist die Abwärme — oder eine Erzeugungsanlage —, das Verfahren zum Zurückholen die Wärmerückgewinnung. Die Kühlung eines Rechenzentrums muss in jedem Fall funktionieren, unabhängig davon, ob die Wärme genutzt oder abgeführt wird.
Verwandte Grundlagen: Rechenzentrum, Kühlung, Abwärme.