EW10: Kommunale Wärmeplanung (Theorie)

🌍 Warum kommunale Wärmeplanung eine Systemaufgabe ist

Diese Unit erklärt kommunale Wärmeplanung als Verbindung von Energiebedarf, Gebäudestruktur, lokaler Infrastruktur, erneuerbaren Wärmepotenzialen, Investitionslogik, Recht und Governance. Sie behandelt Wärmeplanung nicht als technische Karte, sondern als strategischen Transformationsprozess: Wo eignet sich ein Wärmenetz? Wo ist eine dezentrale Lösung robuster? Wo reicht der Datenstand noch nicht aus? Welche Entscheidung darf aus einem Wärmeplan abgeleitet werden, welche gerade nicht?

Diese App ist didaktisch aufbereitetes Studienmaterial. Sie vereinfacht energiewirtschaftliche, technische, ökonomische und rechtliche Zusammenhänge, um Lernprozesse zu unterstützen. Sie ersetzt keine Rechtsberatung, keine amtliche Auskunft, keine technische Planung und keine wirtschaftliche Einzelfallprüfung. Aus den dargestellten Modellen, Berechnungen und Simulationen entsteht kein Rechtsanspruch. Rechtsstände, Marktpreise, Förderbedingungen, Abgaben, technische Kennwerte und kommunale Beschlüsse sind vor einer praktischen Anwendung anhand aktueller Primärquellen zu prüfen.

An Bekanntes anknüpfen
Studierende kennen Wärme aus Miete, Heizung, Warmwasser, Schule, Betrieb oder Stadtwerk. Die Ausgangsfrage lautet: Warum reicht es nicht, einzelne Heizungen zu ersetzen?

Neues Thema verstehen
Wärme ist räumlich gebunden. Leitungen, Dichte, Gebäudetypen, Verbrauchsprofile und lokale Quellen entscheiden, ob zentrale, dezentrale oder hybride Lösungen plausibel sind.

Anwenden und verinnerlichen
Die App modelliert Quartiere, Wärmeoptionen, CO₂-Wirkung, Investitionsgrößenordnungen und Governance-Entscheidungen. Ziel ist eine belastbare Kompetenzlandkarte für Wärmeplanung.

🎯 Fachliche Lernziele

Sie unterscheiden Bestandsanalyse, Potenzialanalyse, Zielszenario, Gebietseinteilung, Umsetzungsstrategie und Fortschreibung.
Sie bewerten Quartiere nach Wärmebedarfsdichte, Anschlusswahrscheinlichkeit, Infrastruktur, Temperaturanforderung, Sanierungspotenzial und lokalen Wärmequellen.
Sie erklären, warum Wärmenetze in dichten Quartieren andere Chancen haben als in lockeren Einfamilienhausgebieten.
Sie berechnen überschlägig Wärmebedarf, Energieträgeranteile, CO₂-Emissionen, Investitionsgrößenordnungen und Elektrifizierungsfolgen.
Sie ordnen das Zusammenspiel von Wärmeplanungsgesetz, Gebäudeenergiegesetz, kommunaler Beschlusslage und Investitionsentscheidung modellkritisch ein.

📏 Größenordnungen als Plausibilitätsanker

Wohnung

6–12 MWh/a

Typische Größenordnung für Raumwärme und Warmwasser, stark abhängig von Fläche und Gebäudezustand.

Einfamilienhaus

15–30 MWh/a

Unsanierter Bestand kann deutlich darüber liegen; Sanierung verschiebt die Wirtschaftlichkeit.

Schulgebäude

0,3–1,5 GWh/a

Öffentliche Gebäude eignen sich häufig als sichtbare Startpunkte für Quartierslösungen.

Mittelstadt

1–4 TWh/a

Kommunale Wärmeplanung arbeitet nicht im kWh-, sondern häufig im GWh- bis TWh-Maßstab.

Leitfrage der Unit: Wie kann eine Kommune eine plausible, investierbare und sozial vermittelbare Wärmestrategie entwickeln, ohne aus einer didaktischen Karte eine unzulässige Einzelfallzusage zu machen?

🧩 Prozesslogik: vom Ist-Zustand zur kommunalen Umsetzungsstrategie

Kommunale Wärmeplanung beginnt nicht mit einer Lieblings-Technologie. Sie beginnt mit der Frage, wo heute welche Wärme in welcher Größenordnung gebraucht wird. Danach folgt die Frage, welche Quellen, Netze, Speicher und Effizienzmaßnahmen künftig technisch, wirtschaftlich und sozial tragfähig sind. Eine gute Wärmeplanung ist deshalb zugleich Datenerhebung, Modellbildung, Infrastrukturplanung, Beteiligungsprozess und Investitionsvorbereitung.

Bestandsanalyse

Die Bestandsanalyse erfasst Wärmeverbrauch beziehungsweise Wärmebedarf, Energieträger, Erzeugungsanlagen, Gebäudestruktur und vorhandene Energieinfrastrukturen. Für eine belastbare App-Logik ist entscheidend: Eine Kommune darf nicht nur Prozentanteile darstellen. Sie muss absolute Werte in GWh/a oder TWh/a sichtbar machen.

Q_Quartier = Nutzfläche · spezifischer Wärmebedarf · Korrekturfaktor

Potenzialanalyse

Die Potenzialanalyse sucht nicht nach theoretisch maximaler Energie, sondern nach realistisch erschließbaren Quellen: Abwärme, Umweltwärme, Solarthermie, Geothermie, Biomasse, Abwasserwärme, Fluss- oder Grubenwasser, Großwärmepumpen, Wärmespeicher und gegebenenfalls Wasserstoff für ausgewählte Anwendungen.

Q_nutzbar = Q_technisch · Erschließungsfaktor · Zeitfaktor

Warum die Reihenfolge fachlich wichtig ist

Ohne Bestandsanalyse wird das Modell beliebig. Ohne Potenzialanalyse wird es nur Fortschreibung des Status quo. Ohne Zielszenario bleibt die Planung unverbindliche Beschreibung. Ohne Umsetzungsstrategie entstehen keine Investitionen. Ohne Fortschreibung verliert der Wärmeplan bei Preis-, Rechts-, Technologie- und Netzänderungen an Aussagekraft.

Prozessschritt	Leitfrage	Typische Datengröße	Entscheidungsertrag
Bestandsanalyse	Wo wird heute wie viel Wärme benötigt?	GWh/a je Quartier, Energieträgermix, Gebäudetypen	Transparenz über Ausgangslage und fossile Abhängigkeit
Potenzialanalyse	Welche lokalen Quellen sind technisch und wirtschaftlich erschließbar?	GWh/a Abwärme, Geothermie, Solarthermie, Umweltwärme	Technologieoptionen mit räumlichem Bezug
Zielszenario	Wie könnte eine treibhausgasneutrale Wärmeversorgung aussehen?	2030, 2035, 2040, 2045 als Betrachtungszeitpunkte	Orientierung für Investoren, Stadtwerke und Gebäudeeigentümer
Gebietseinteilung	Welche Wärmeversorgungsart ist voraussichtlich geeignet?	Wärmenetzgebiet, dezentrales Gebiet, Prüfgebiet	Räumliche Strukturierung ohne automatische Einzelfallpflicht
Umsetzungsstrategie	Welche Maßnahmen müssen zuerst vorbereitet werden?	Projekte, Träger, Kostenrahmen, Zeithorizont	Übergang von Planung zu Investitions- und Beteiligungsfähigkeit

🗺️ Quartiersmodell: Wärme ist räumlich, nicht nur rechnerisch

Die folgende Modellkommune ist bewusst anonymisiert. Die Stadtteile werden mit Richtungs- und Radiuscodes bezeichnet, ähnlich einer Polarkoordinate vom Zentrum aus. Die Werte sind didaktisch gerundete Modellwerte. Sie zeigen, warum ein Wärmeplan nicht für eine ganze Stadt mit einer einzigen Technologie beantwortet werden kann.

Quartier auswählen

Bewertungslogik

Ein dichtes Quartier mit Mehrfamilienhäusern, öffentlicher Ankerlast und erreichbarer Abwärme hat andere Optionen als ein lockeres Einfamilienhausgebiet mit großen Grundstücken und geringer Wärmebedarfsdichte. Die App trennt deshalb bewusst zwischen technischer Eignung, wirtschaftlicher Plausibilität und Umsetzungsrisiko.

Absolute Werte statt nur Prozentwerte

Kriterium	Warum es zählt	Typische Interpretation
Wärmebedarfsdichte	Hohe Dichte verbessert die Auslastung von Wärmenetzen.	Innenstadt und große Mehrfamilienhausquartiere sind eher netzfähig.
Ankerlast	Schulen, Kliniken, Bäder, Gewerbe oder Industrie stabilisieren Nachfrage.	Eine einzelne Großlast kann einen Netzstart wirtschaftlich plausibler machen.
Temperaturniveau	Niedrige Temperaturen erleichtern Wärmepumpen und erneuerbare Quellen.	Sanierung und Niedertemperaturnetze ergänzen sich.
Abwärmenähe	Abwärme verliert mit Entfernung und Leitungskosten an Attraktivität.	Räumliche Nähe kann wichtiger sein als die theoretische Energiemenge.

🔥 Wärmeoptionen: Technologieentscheidung als Eignungsproblem

Eine kommunale Wärmeplanung ersetzt keine Fachplanung für jedes Gebäude. Sie kann aber zeigen, welche Versorgungsoptionen in welchen Räumen voraussichtlich sinnvoll sind. Die folgende Nutzwertanalyse macht die Kriterien transparent. Sie ist kein Rechts- oder Ingenieurvotum, sondern ein didaktisches Bewertungsmodell.

Wärmebedarfsdichte 420 MWh/ha·aHohe Dichte begünstigt Wärmenetze; geringe Dichte begünstigt dezentrale Lösungen.

Anschlusswahrscheinlichkeit 55 %Ein Wärmenetz braucht Kundendichte. Sinkt der Anschlussgrad, steigen spezifische Kosten.

Lokale Abwärme 160 GWh/aAbwärme ist besonders wertvoll, wenn sie zeitlich und räumlich zum Bedarf passt.

Gebäudeeffizienz mittelEffiziente Gebäude senken Vorlauftemperaturen und verbessern Wärmepumpenoptionen.

Nutzwert der Versorgungsoptionen

Interpretation

Technologiekompass

Option	Stärken	Grenzen	Typische Rolle im Wärmeplan
Wärmenetz	Integration von Abwärme, Großwärmepumpen, Solarthermie, Geothermie, Speicher; gute Option für dichte Quartiere.	Hoher Kapitalbedarf, Trassen, Akzeptanz, Bauzeiten, Anschlussrisiko.	Gebiete mit hoher Wärmedichte, Ankerlasten und plausibler Anschlussquote.
Dezentrale Wärmepumpe	Hohe Effizienz, skalierbar, keine Wärmetrasse, gut bei sanierten Gebäuden und niedrigen Systemtemperaturen.	Stromnetz, Schallschutz, Aufstellfläche, Gebäudehülle, Spitzenlast.	Lockere Wohngebiete, Ein- und Zweifamilienhäuser, Quartiere ohne Netzperspektive.
Biomasse	Speicherbar, teilweise hohe Temperaturen, für Spitzenlast oder Sonderfälle nutzbar.	Begrenzte nachhaltige Potenziale, Nutzungskonkurrenz, Luftreinhaltung.	Nischen- und Ergänzungsoption, nicht pauschale Massenlösung.
Grüner Wasserstoff	Hohe Temperaturen, saisonale Speicherbarkeit, Industrieoption.	Knappe Verfügbarkeit, Umwandlungsverluste, Infrastrukturunsicherheit, Kosten.	Prüfoption für Industrie und schwer elektrifizierbare Anwendungen, nicht Default für Haushaltswärme.

📊 Simulation: Wärmebedarf, Energieträger, CO₂ und Investitionsgrößenordnungen

Diese Simulation ist das zentrale Lerninstrument der App. Sie verbindet absolute Wärmebedarfe, Versorgungsanteile, Elektrifizierung und CO₂-Wirkung. Die Werte sind bewusst parametrierbar, damit Studierende erkennen: Ein Wärmeplan ist kein statisches Bild, sondern ein sensitives Modell mit Annahmen.

Wärmebedarf heute 2,40 TWh/aGesamter modellierter Nutzwärmebedarf der Kommune.

Sanierungsrate 1,5 %/aVereinfachter Hebel für Bedarfsminderung bis 2045.

Wärmenetzanteil 2045 34 %Anteil des Zielwärmebedarfs, der leitungsgebunden gedeckt wird.

Dezentrale Wärmepumpen 2045 42 %Gebäude- und Quartierswärmepumpen außerhalb zentraler Wärmenetze.

Strom-Emissionsfaktor 2045 45 g/kWhDidaktischer Parameter für Wärmepumpenstrom; nicht mit aktuellem Strommix verwechseln.

Mittlere Jahresarbeitszahl 3,2JAZ/COP im Gebäudebestand; abhängig von Vorlauftemperatur und Gebäudezustand.

Zielbedarf 2045

–

Nach vereinfachter Effizienz- und Sanierungswirkung.

CO₂ heute

–

Aus heutigem fossilem Modellmix abgeschätzt.

CO₂ 2045

–

Aus Zielmix, Stromfaktor und Restfossil-Anteil.

Investition grob

–

Nur Größenordnung, keine Planungskostenrechnung.

Heutiger modellierter Energieträgermix

Zielmix 2045 aus Parametern

Wichtige Modellgrenze: Die Simulation zeigt Wirkungszusammenhänge und Größenordnungen. Sie ersetzt keine Wärmelastberechnung, keine Netzdimensionierung, keine kommunale Satzung, keine Förderprüfung und keine genehmigungsfähige Fachplanung.

⚖️ Governance, Recht und Beteiligung: Planung ist nicht automatisch Pflicht

Kommunale Wärmeplanung schafft Orientierung. Ihre rechtliche und praktische Wirkung muss jedoch sauber unterschieden werden. Besonders wichtig ist die Trennung zwischen einer voraussichtlichen Gebietseinteilung im Wärmeplan und einer später möglichen gebietsscharfen Ausweisung durch die zuständige Stelle. Aus einem didaktischen Wärmeplan folgt nicht automatisch, dass ein einzelnes Gebäude eine bestimmte Technik nutzen muss.

Große Gemeinde

30.06.2026

Frist für Gemeindegebiete mit mehr als 100.000 Einwohnern.

Kleinere Gemeinde

30.06.2028

Frist für Gemeindegebiete mit höchstens 100.000 Einwohnern.

Wärmenetze

2045

Zielrichtung: vollständige fossilfreie Wärmenetze spätestens bis 2045.

Zeit- und Entscheidungslogik

2024WPG in Kraft; Wärmeplanung wird als flächendeckendes Planungsinstrument eingeführt. Länder sorgen für die Umsetzung durch planungsverantwortliche Stellen.

2026Wärmepläne für große Gemeindegebiete sind vorzulegen. Das schafft Orientierung, ersetzt aber keine individuelle Fachplanung.

2028Wärmepläne für kleinere Gemeindegebiete sind vorzulegen. Vereinfachte Verfahren und Konvoi-Verfahren können je nach Landesrecht eine Rolle spielen.

2030/35/40Zielszenarien und Gebietsentwicklungen werden in Stufen betrachtet. Dadurch wird sichtbar, ob ein Quartier in Richtung Netz, dezentrale Versorgung oder Prüfgebiet läuft.

2045Langfristige Zielperspektive treibhausgasneutraler beziehungsweise fossilfreier Wärmeversorgung.

Akteurslogik

Akteur	Interesse	Risiko	Benötigte Information
Kommune	Orientierung, Klimaziele, Daseinsvorsorge, soziale Akzeptanz	Überforderung, falsche Erwartung, rechtliche Fehlkommunikation	Quartiersdaten, Umsetzungsplan, Beteiligungsstrategie
Stadtwerk	Investierbare Netze, Erzeugungsportfolio, Kundenbasis	Anschlussrisiko, Kapitalbindung, Baukosten, regulatorische Unsicherheit	Wärmedichte, Anschlussquote, Ankerkunden, Wärmequellen
Industrie/Gewerbe	Prozesswärme, Abwärmenutzung, Standortstrategie	Temperaturniveau, Verfügbarkeit, Vertragslaufzeiten	Lastprofile, Abwärmepotenziale, Netzanschlussperspektive
Gebäudeeigentümer	Investitionssicherheit, Kosten, Förderung, technische Machbarkeit	Fehlinvestition, Wartezeit auf Netz, falsche Erwartung an Wasserstoff	Gebietsperspektive, Fristen, Alternativen, Förderbedingungen

Kommunikationsregel: In der Lehre und im Portal sollte stets formuliert werden: „voraussichtlich geeignet“, „modellhaft plausibel“, „nach aktuellem Datenstand“, „kein Rechtsanspruch“. Damit bleibt die didaktische Erklärung präzise und rechtlich vorsichtig.

🏢 Managementfall: Transformationspfad für eine Modellkommune

Die Geschäftsführung eines kommunalen Energieversorgers soll gemeinsam mit der Kommune entscheiden, welche Projekte in die ersten fünf Jahre der Umsetzungsstrategie aufgenommen werden. Die Modellkommune hat rund 180.000 Einwohner, einen Wärmebedarf von 2,4 TWh/a und mehrere sehr unterschiedliche Quartiere.

Ausgangslage

Innenstadt Z0: hohe Dichte, viele Mehrfamilienhäuser, öffentliche Gebäude, Bestandsnetz.
NO4: gemischtes Quartier, Nähe zu Gewerbe und potenzieller Abwärme.
W6 und SW7: lockerere Wohngebiete, überwiegend dezentrale Optionen.
SO5: Industrie und Gewerbe mit Prozesswärme, Abwärmepotenzial und Lastprofilen.

Entscheidungsauftrag

Entwickeln Sie kein Wunschbild, sondern eine investierbare Sequenz. Die erste Projektwelle muss technisch plausibel, kommunikativ erklärbar, rechtlich sauber und finanziell priorisierbar sein.

Priorität = Klimawirkung · Umsetzbarkeit · Anschlusswahrscheinlichkeit / Realisierungsrisiko

Priorisierung der ersten Projektwelle

Projekt	Begründung	Nächster belastbarer Schritt
Wärmenetzkern Z0	Hohe Dichte, Ankerlasten und vorhandene Infrastruktur machen eine Netzverdichtung plausibel.	Machbarkeitsstudie, Trassenkorridor, Ankerkundenverträge, Erzeugerkonzept.
Abwärmekopplung NO4/SO5	Abwärme wird nur wertvoll, wenn Temperatur, Zeitprofil, Entfernung und Vertragslaufzeit passen.	Messkampagne, Absichtserklärungen, Temperaturhub, Großwärmepumpe prüfen.
Wärmepumpenprogramm W6/SW7	Geringere Wärmedichte spricht gegen frühe Netzinvestitionen; Gebäude- und Stromnetzthemen sind vorrangig.	Gebäudecluster, Netzverträglichkeitsprüfung, Beratungs- und Förderlogik.
Kommunale Gebäude als Keimzellen	Schulen, Sporthallen und Verwaltungsgebäude erhöhen Sichtbarkeit und Datenqualität.	Sanierungsfahrplan, Lastprofile, hydraulische Optimierung, PV/Wärmepumpe/Speicher-Kombination.

Verständnischeck

Warum ist eine hohe Anschlussquote für Wärmenetze entscheidend?

Weil ein erheblicher Teil der Kosten in Trassen, Hausanschlüssen, Erzeugung und Betrieb fix oder sprungfix ist. Sinkt die Anschlussquote, verteilen sich diese Kosten auf weniger Wärmemenge. Dadurch steigen spezifische Wärmegestehungskosten und Investitionsrisiko.

Warum ist Wasserstoff für Haushaltswärme kein Standardpfad?

Weil grüner Wasserstoff zunächst knapp, teuer und mit Umwandlungsverlusten verbunden ist. Seine Stärke liegt eher bei Anwendungen mit hohen Temperaturen, stofflicher Nutzung oder schwer elektrifizierbaren Prozessen. Haushaltswärme ist häufig direkter elektrifizierbar.

Warum darf der Wärmeplan nicht als Einzelfallzusage gelesen werden?

Weil er eine strategische Planung auf Gebietsebene ist. Ob ein Gebäude tatsächlich angeschlossen wird oder welche Anlage wirtschaftlich und rechtlich sinnvoll ist, hängt von späteren Entscheidungen, Fachplanung, Anschlussbedingungen, Gebäudeeigenschaften und Rechtsstand ab.

🧭 Modellgrenzen, Quellenlogik und Transfer

Die App bildet kommunale Wärmeplanung als didaktisches Systemmodell ab. Sie arbeitet mit gerundeten Defaultwerten, plausiblen Rechenbeziehungen und anonymisierten Quartieren. Genau deshalb muss sie ihre Grenzen offenlegen. Für Studierende ist dies kein Nebenaspekt, sondern Teil wissenschaftlicher Redlichkeit.

Was die App leistet

Sie macht Größenordnungen von Wärmebedarf, Energieträgern, CO₂ und Investitionen sichtbar.
Sie zeigt, warum Quartierslogik, Dichte und Infrastruktur zentrale Entscheidungsgrößen sind.
Sie erklärt die Prozesslogik von Bestandsanalyse, Potenzialanalyse und Zielszenario.
Sie unterstützt Management- und Governance-Denken im kommunalen Wärmemarkt.

Was die App nicht leistet

Keine amtliche Wärmeplanung und kein Ersatz für kommunale Beschlüsse.
Keine Rechtsberatung zum Gebäudeenergiegesetz, Wärmeplanungsgesetz oder Landesrecht.
Keine Netzdimensionierung, keine Trassenplanung, keine Genehmigungsplanung.
Keine Wirtschaftlichkeitsrechnung für konkrete Gebäude oder Investitionsentscheidungen.

Quellen- und Aktualitätslogik

Themenbereich	Geeignete Quellenfamilien	Aktualitätsprüfung
Recht und Fristen	Amtliche Gesetzestexte, Bundesministerien, Gebäudeforum klimaneutral	Vor Veröffentlichung jeder neuen App-Version prüfen.
Wärmemarkt und Energieträger	UBA, AG Energiebilanzen, BDEW, Destatis	Defaultwerte datieren und runden, keine Scheingenauigkeit.
Kommunale Wärmeplanung	BMWSB, BBSR, KWW, Landesleitfäden	Bundes- und Landesebene trennen.
Technologien und Kosten	Fraunhofer, dena, Agora, wissenschaftliche Studien, Projektberichte	Kosten als Bandbreiten, nicht als Einpunkt-Wahrheit darstellen.

Transferfragen für Bachelorstudierende

Wann ist ein Wärmenetz trotz hoher Anfangsinvestition wirtschaftlich plausibler als dezentrale Einzelheizungen?
Welche Daten würden Sie in einer Bestandsanalyse zwingend erheben, bevor Sie ein Gebiet als Wärmenetzgebiet einstufen?
Warum kann ein hoher theoretischer Abwärmewert praktisch wertlos sein?
Wie verändern Sanierung, Stromnetzverstärkung und Wärmepumpenhochlauf die kommunale Investitionsreihenfolge?
Welche Aussagen sollten in einer Bürgerveranstaltung vermieden werden, um keine falschen Rechts- oder Investitionserwartungen zu erzeugen?

EW10: Kommunale Wärmeplanung V1.0

🌍 Warum kommunale Wärmeplanung eine Systemaufgabe ist

🎯 Fachliche Lernziele

📏 Größenordnungen als Plausibilitätsanker

🧩 Prozesslogik: vom Ist-Zustand zur kommunalen Umsetzungsstrategie

Bestandsanalyse

Potenzialanalyse

Warum die Reihenfolge fachlich wichtig ist

🗺️ Quartiersmodell: Wärme ist räumlich, nicht nur rechnerisch

Quartier auswählen

Bewertungslogik

Absolute Werte statt nur Prozentwerte

🔥 Wärmeoptionen: Technologieentscheidung als Eignungsproblem

Nutzwert der Versorgungsoptionen

Interpretation

Technologiekompass

📊 Simulation: Wärmebedarf, Energieträger, CO₂ und Investitionsgrößenordnungen

Heutiger modellierter Energieträgermix

Zielmix 2045 aus Parametern

⚖️ Governance, Recht und Beteiligung: Planung ist nicht automatisch Pflicht

Zeit- und Entscheidungslogik

Akteurslogik

🏢 Managementfall: Transformationspfad für eine Modellkommune

Ausgangslage

Entscheidungsauftrag

Priorisierung der ersten Projektwelle

Verständnischeck

🧭 Modellgrenzen, Quellenlogik und Transfer

Was die App leistet

Was die App nicht leistet

Quellen- und Aktualitätslogik

Transferfragen für Bachelorstudierende

Changelog