Wie smarte Technologien die Wärmewende antreiben

Die Dekarbonisierung läuft, doch der Wärmesektor hinkt hinterher. Siemens-Experten erklären, wie digitale Zwillinge, intelligente Netze und Finanzierungsmodelle helfen – und was Kommunen und Industrie jetzt tun müssen.

Die Diskrepanz ist unübersehbar: Während bereits mehr als die Hälfte des Strombedarfs aus erneuerbaren Quellen stammt, stagniert deren Anteil in der Wärmeerzeugung bei 18 Prozent. Da gut die Hälfte des gesamten Energieverbrauchs auf den Wärmesektor entfällt, rücken Deutschlands Klimaziele ohne dessen rasche Transformation in weite Ferne. Mit dem Wärmeplanungsgesetz will der Bund nun das Tempo erhöhen.

Es verpflichtet Kommunen, spätestens bis Mitte 2028 verbindlich zu planen, wie ihre Wärmeversorgung bis 2045 klimaneutral werden soll. Betreiber von Fernwärmenetzen müssen steigende Anteile erneuerbarer Energien und unvermeidbarer Abwärme nutzen, etwa aus der Industrie. Aus Sicht von Experten des Technologiekonzerns Siemens sind das sinnvolle Maßnahmen, die jedoch auch große Herausforderungen mit sich bringen.

So gelten in Regionen ohne Fernwärmenetz Wärmepumpen als Schlüsseltechnologie für klimaneutrales Heizen von Wohn- und Gewerbegebäuden. Das Problem: „Wärmepumpen verlagern den Energiebedarf an kalten Tagen massiv ins Stromnetz. Ohne Gegenmaßnahmen droht mittel- bis langfristig vielerorts eine Überlastung der Verteilnetze“, warnt Ben Gemsjäger, Deutschlandchef der Netzberatung von Siemens. Simulationen zeigen, dass bis zu 20 Prozent der Niederspannungsnetze bis 2030 an ihre Grenzen stoßen und überhitzen könnten.

Künstliche Intelligenz kann Energiemenge im Stromnetz verdoppeln

Die gute Nachricht: Digitale Stresstests und automatisierte Netzanalysen helfen dabei, Engpässe frühzeitig zu erkennen und Netzverstärkungen gezielt vorzubereiten. Darüber hinaus können intelligente Steuerungslösungen Verbraucher wie Wärmepumpen gezielt herunterregeln, wenn eine Überlastung droht. „Wir werden mehr und mehr Künstliche Intelligenz einsetzen, um Lastflüsse in den Netzen vorausschauend zu steuern und Engpässe zu vermeiden“, prognostiziert Gemsjäger. Laufe das Netz transparenter, automatisierter und flexibler, ließe sich theoretisch die übertragbare Energiemenge verdoppeln.

Der Zustand der Infrastruktur ist auch bei Wärmenetzen die wesentliche Herausforderung. „Viele Heiznetze sind unzureichend digitalisiert, es fehlt an durchgehender Transparenz und intelligenter Regelung“, erläutert Wolfgang Lütkeniehoff, Partner Manager und Vertriebsleiter für Fernwärmesysteme und Wärmepumpen. Die Folge: ineffiziente Wärmeverteilung und ein erhöhter Energieeinsatz, um die Versorgungssicherheit dennoch aufrechtzuerhalten.

Digitale Zwillinge können hier – wie auch bei den Stromnetzen – Abhilfe schaffen. Die virtuellen Abbilder realer Netze simulieren Betriebszustände und decken kritische Netzbereiche auf. Lütkeniehoff plädiert dafür, sie mittels digitaler Sensorik und Automatisierungslösungen zu modernisieren. „Gerade bei älteren Netzen können wir so Effizienzsteigerungen im zweistelligen Prozentbereich erzielen“, sagt er. Das Ziel: ein Wärmenetz, das flexibel auf Laständerungen reagiert und die Energiebilanz deutlich verbessert. Cloudbasiertes Monitoring ermöglicht zudem eine vorausschauende Wartung mit geringem Aufwand – bei zugleich längerer Lebensdauer der Anlagen.

Hybride Wärmekonzepte reduzieren CO2-Ausstoß und Kosten

Doch nicht nur Kommunen und Versorger, auch Industrieunternehmen stehen unter Druck. Sie müssen ihren Wärmebedarf zunehmend elektrifizieren und gleichzeitig eigene Abwärme intelligent nutzen. Siemens empfiehlt flexible Konzepte, die mehrere gekoppelte Wärmepumpen, Nah- und Fernwärme, lokale Photovoltaik und Batteriespeicher verbinden. Dadurch wird ein Systemwechsel vollzogen: weg von fossilen Brennstoffen, hin zur Elektrifizierung über grüne Energie.

So half der Technologiekonzern beispielsweise einem Logistikunternehmen, die alten Erdgaskessel durch eine moderne Wärmepumpenlösung zu ersetzen und damit CO2-neutralen Strom zu nutzen. In Verbindung mit einem digitalen Lastmanagement-System erhöht der Logistiker nicht nur die Flexibilität, sondern vermeidet durch gleichmäßigere Lastprofile auch hohe Netzentgelte. „Solche Konzepte reduzieren nicht nur CO2-Ausstoß und Kosten, sondern erhöhen auch die Unabhängigkeit von volatilen Energiemärkten“, sagt Andreas Schmuderer, Leiter des Nachhaltigkeitsgeschäfts bei Siemens.

Siemens positioniert sich dabei nicht nur als Technologieanbieter und Berater, sondern als Anbieter eines wachsenden Ökosystems mit einer starken Gemeinschaft von Unternehmen. Über den offenen Siemens Xcelerator-Marktplatz vernetzt der Konzern seine Kunden auch mit Drittanbietern und Entwicklern, um gemeinsam Lösungen zu erarbeiten und diese skalierbar über die Plattform zu vermarkten. „Die Wärmewende ist kein Projekt, das ein Unternehmen allein stemmen kann“, sagt Schmuderer.

Neue Finanzierungsmodelle senken Einstiegshürden

Das gilt nicht nur in technologischer, sondern auch in finanzieller Hinsicht. Zwar sind die Kosten der Digitalisierung eines Heiznetzes oder eines nachhaltigen Wärmekonzeptes für ein Industrieunternehmen laut Experten nicht pauschal zu beziffern. Doch können erhebliche Ausgaben notwendig sein, die insbesondere mittelständische Betriebe oder Kommunen mitunter überfordern. Laut einer Umfrage des Verbands kommunaler Unternehmen befürchten mehr als zwei Drittel seiner Mitglieder, Investitionen in Strom- und Fernwärmenetze nicht leisten zu können.

Siemens begegnet solchen Sorgen mit unterschiedlichen Contracting-Modellen, die finanzielle Hürden beim Einstieg senken. So bietet der hauseigene Finanzierungsspezialist Siemens Financial Services bilanzneutrale As-a-Service-Lösungen, bei denen Siemens beispielsweise Hybridkesselanlagen oder digitale Steuerungs- und Monitoring-Systeme gegen eine monatliche Gebühr für den Kunden betreibt. Noch einen Schritt weiter gehen Pay-as-you-save-Modelle: Hier garantiert Siemens bestimmte Einsparungen bei den Energiekosten, aus denen sich die Finanzierung speist.

Für die Siemens-Experten steht fest: Die Wärmewende ist nicht nur notwendig, sondern auch technisch und wirtschaftlich machbar. Doch sie erfordert strategische Weitsicht, entschlossenes Handeln und eine Portion Mut. Siemens versteht sich dabei als Partner, der innovative Technologie, Umsetzung und Finanzierung aus einer Hand liefert. Stromnetz-Experte Gemsjäger: „Kommunen und Unternehmen sollten die nächsten fünf bis zehn Jahre unbedingt nutzen. Wer sich jetzt zukunftssicher aufstellt, kann die Effektivität und Effizienz der notwendigen Maßnahmen massiv erhöhen und muss dann auch keine größeren Nachinvestitionen mehr erwarten.“