Ein Fluss kann auch im Winter Wärme für ein Fernwärmenetz liefern. Doch wenn sein Wasser kälter wird, kann die angeschlossene Großwärmepumpe weniger Wärmeleistung abgeben. Messungen des Fraunhofer ISE zeigen diesen Effekt bei untersuchten Anlagen mit Fließgewässern. Für die Planung ist das besonders relevant, weil an kalten Tagen zugleich viele Gebäude mehr Wärme brauchen.
Das bedeutet nicht, dass Flusswärme im Winter ausfällt. Es bedeutet, dass die Leistung vom Zusammenspiel aus Wärmequelle, Anlage und Netz abhängt. Wer nur den Wert auf dem Datenblatt betrachtet, kennt den Beitrag an einem kalten Tag noch nicht.
Was die Messungen zeigen
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE erfasst seit 2023 Betriebsdaten von fünf Großwärmepumpen in Fernwärmenetzen. Nach seinen im Oktober 2026 veröffentlichten Zwischenergebnissen erreichen die Anlagen ihre vorgesehenen Betriebspunkte, wenn Komponenten, Regelung und Einbindung passend ausgelegt sind.
Bei Anlagen mit Fließgewässern als Quelle beobachtete das Institut jedoch einen Rückgang der thermischen Leistung bei niedrigen Wassertemperaturen und im Teillastbetrieb. Unter etwa sechs Grad Quelltemperatur trat eine Leistungsreduktion auf. Die Veröffentlichung nennt weder eine allgemeingültige Grenze noch einen Prozentwert für den Rückgang. Sechs Grad sind daher kein Beleg dafür, dass jede solche Anlage dort abschaltet.
Thermische Leistung beschreibt, wie schnell eine Anlage Wärme abgeben kann. Die über Stunden gelieferte Wärmemenge ist eine andere Größe. Eine reduzierte Leistung kann weiterhin einen wichtigen Teil des Bedarfs decken; wie groß dieser Teil ist, hängt vom konkreten Netz und der Dauer des Betriebs ab.
Wie Wärme aus kaltem Wasser nutzbar wird
Auch kaltes Flusswasser enthält Wärmeenergie. Ein Wärmetauscher überträgt einen Teil davon auf einen separaten Kreislauf. In ihm zirkuliert ein Kältemittel, das schon bei niedriger Temperatur verdampfen kann. Ein elektrisch angetriebener Verdichter erhöht den Druck des Dampfes; dabei steigt seine Temperatur. Ein zweiter Wärmetauscher gibt die Wärme an das Wasser des Fernwärmenetzes ab. Anschließend sinkt der Druck des Kältemittels wieder und der Kreislauf beginnt von vorn.
Die Anlage erzeugt also nicht die gesamte abgegebene Wärme allein aus Strom. Sie transportiert einen Teil aus der Umgebung und setzt elektrische Energie für den Betrieb ein. Die Internationale Energieagentur beschreibt dieses Prinzip auch für große Anlagen und die Einbindung von Wärmespeichern.
Entscheidend ist der Temperaturunterschied zwischen Quelle und gewünschter Wärme im Netz. Muss die Anlage Wärme von einem kälteren Ausgangspunkt auf dieselbe Netztemperatur bringen, wird der Temperaturhub größer. Ein Leitfaden des US-Energieministeriums erläutert den allgemeinen Zusammenhang: Ein kleinerer Temperaturunterschied begünstigt die Effizienz. Daraus lässt sich aber nicht die genaue Leistung einer bestimmten Flusswärmepumpe berechnen. Die hängt zusätzlich von ihrer Auslegung und ihren Betriebsbedingungen ab.
Warum das Netz mitgedacht werden muss
Ein Wärmenetz verbindet viele Abnehmer mit mehreren möglichen Wärmequellen. Es muss zu jedem Zeitpunkt genug Wärme bereitstellen, auch wenn der Bedarf steigt oder ein Erzeuger gewartet wird. Eine Großwärmepumpe kann dafür auf einen bestimmten Teil des Bedarfs ausgelegt werden. Andere Anlagen können in einem solchen Verbund einspringen oder Spitzen ergänzen. Welche Kombination sinnvoll ist, hängt vom örtlichen System ab.
Ein Wärmespeicher gibt Betreibern zusätzlichen Spielraum. Läuft die Wärmepumpe zu einem günstigen Zeitpunkt, kann Wärme zwischengespeichert und später abgegeben werden. Der Speicher verschiebt die Bereitstellung, ersetzt aber keine dauerhaft fehlende Wärmequelle: Ist er entladen, muss neue Wärme erzeugt werden. Wie lange er hilft, hängt von seiner Größe, Temperatur und dem jeweiligen Bedarf ab.
Das Fraunhofer-Team beobachtete zudem, dass Anlagen zunehmend nach Tagesprofilen und energiewirtschaftlichen Bedingungen betrieben werden. Häufigeres An- und Abschalten stellt andere Anforderungen an Verfügbarkeit, Wartung und Regelung als ein überwiegend saisonaler Einsatz. Die Wärmepumpe steht somit nicht allein: Auch andere Erzeuger, Pumpen, Speicher und die tatsächliche Nachfrage bestimmen ihren Betrieb.
Der Fluss ist eine Quelle mit eigenen Grenzen
Eine geeignete Quelle muss am richtigen Ort verfügbar sein und zur Anlage passen. Die Forschenden des Projekts FernWP untersuchten Wärmequellen an acht beispielhaften Kraftwerksstandorten. Ihr Ergebnis: Das Potenzial ist beträchtlich, unterscheidet sich aber je nach Standort und vorhandener Infrastruktur. Aus einer einzelnen Anlage lässt sich deshalb kein allgemeiner Deckungsanteil für deutsche Städte ableiten.
Hinzu kommt das Gewässer selbst. Wie viel Wärme entnommen werden darf und welche ökologischen Folgen eine Abkühlung hat, muss vor Ort geklärt werden. Das Projekt FluSeeQ untersucht unter anderem die technische Nutzung von Seen und Flüssen sowie ökologische und regulatorische Fragen. Eine pauschale Zusage für jedes Gewässer wäre daraus nicht abzuleiten.
Für die Planung zählt deshalb nicht allein, wie viel Wärme eine Maschine unter günstigen Bedingungen liefern kann. Entscheidend ist, wie Quelle, Netztemperatur, Speicher und zusätzliche Erzeuger über kalte und weniger kalte Stunden zusammenspielen. Die Fraunhofer-Messungen zeigen, warum diese Frage anhand des tatsächlichen Betriebs beantwortet werden muss.
Quellen
- Fraunhofer ISE: Wärmepumpen für Industrieprozesse und Wärmenetze, 7. Oktober 2026
- IEA: How a heat pump works
- US Department of Energy: Decarbonizing Building Thermal Systems
- Fraunhofer: Zukunft der Fernwärme, 16. Juni 2025
- Fraunhofer ISE: Umweltwärme aus Seen und Flüssen, 4. November 2024
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