WÄRME AUS RHEIN, KLÄRWERK UND MEER · 2. OKTOBER 2026

Städte machen ihre Fernwärme mit der Großwärmepumpe elektrisch

Mit einer Großwärmepumpe holen Stadtwerke Wärme aus Flusswasser, gereinigtem Abwasser oder dem Meer und heben sie mit Strom auf Netztemperatur. Helsinki, Esbjerg und Mannheim heizen bereits so, Köln und Hamburg bauen Anlagen mit 60 bis 150 Megawatt.

VON MARTIN JENDRISCHIK · 9 Min. LESEN

Die Kraftwerke und Heizwerke der deutschen Fernwärme setzten 2023 rund 202 Terawattstunden Energie ein, davon 102 Terawattstunden Erdgas und Mineralöl und 36 Terawattstunden Kohle. So steht es im Energieflussdiagramm, das Fraunhofer IFAM für den AGFW-Hauptbericht 2024 erstellt hat. Mit einer Großwärmepumpe ersetzen Versorger diesen Brennstoff durch Strom und durch Wärme, die bisher ungenutzt in Flüssen, Klärwerken oder im Meer lag.

Welches Potenzial darin steckt, hat das Fraunhofer IEG 2023 für Agora Energiewende berechnet. Laut der Studie zu Großwärmepumpen können solche Anlagen bis 2045 über 70 Prozent der deutschen Fernwärme bereitstellen. Dafür müsste Deutschland im Schnitt jedes Jahr vier Gigawatt Großwärmepumpen-Leistung zubauen, rechnet Agora Energiewende vor. Installiert waren im Sommer 2023 rund 60 Megawatt.

Den Zeitdruck setzt das Wärmeplanungsgesetz. Nach Paragraf 29 WPG muss jedes Wärmenetz ab 2030 mindestens 30 Prozent seiner Nettowärme aus erneuerbaren Energien oder unvermeidbarer Abwärme beziehen. Ab 2040 steigt die Quote auf 80 Prozent (Stand Oktober 2026). Welche Flüsse, Klärwerke und Abwärmequellen eine Stadt dafür hat, erfassen die Kommunen in der kommunalen Wärmeplanung.

Was ist eine Großwärmepumpe und wie arbeitet sie

Im Kern folgt die Großwärmepumpe demselben Kreislauf wie das Gerät im Einfamilienhaus, das CT unter Wie funktioniert eine Wärmepumpe erklärt. Ein Kältemittel verdampft schon bei niedriger Temperatur und nimmt dabei Wärme aus der Quelle auf. Ein Verdichter presst den Dampf zusammen, wodurch er heiß wird. Im Kondensator gibt das Kältemittel diese Wärme an das Wasser des Fernwärmenetzes ab, ein Expansionsventil senkt den Druck, und der Kreislauf beginnt von vorn.

Der Unterschied liegt in der Größenordnung. Fraunhofer IEG zählte 2023 in Deutschland mindestens 30 Anlagen mit jeweils mehr als 500 Kilowatt thermischer Leistung, zusammen rund 60 Megawatt. Die erste Flusswärmepumpe von MVV in Mannheim liefert allein rund 20 Megawatt Wärme und nimmt dafür sieben Megawatt Strom auf. RheinEnergie baut in Köln drei Module mit je 50 Megawatt.

Köln und Esbjerg setzen auf natürliche Kältemittel. RheinEnergie benennt den Stoff für Köln nicht, die Anlage im dänischen Esbjerg arbeitet mit CO₂. Das Wärmepumpen-Technologieprogramm der Internationalen Energieagentur führte sie 2023 als größte CO₂-Wärmepumpe der Welt.

Welche Wärmequellen sich für eine Großwärmepumpe eignen

Die Agora-Studie von 2023 listet Geothermie, Seen und Flüsse, industrielle Abwärme, Abwasser, Grubenwasser aus stillgelegten Kohlegruben und Rechenzentren als Wärmequellen. Die großen Fernwärmeprojekte in Deutschland, Finnland und Dänemark nutzen bisher drei davon: Fluss, Klärwerk und Meer.

Der Rhein hat in Köln im Jahresmittel rund zehn Grad, schreibt RheinEnergie. Für die Anlage in Niehl braucht der Versorger im Mittel weniger als ein Prozent des Rheinwassers. Er leitet es nur wenige Grad kühler zurück, wie die Pressemitteilung zur Grundsteinlegung im Juli 2026 festhält. Mehr zum Kölner Projekt steht im Beitrag zur Flusswasser-Wärmepumpe in Köln-Niehl.

Gereinigtes Abwasser bleibt auch im Winter warm. Im Hamburger Klärwerk Dradenau hat es nach Angaben von Hamburg Wasser und Hamburger Energiewerke ganzjährig mindestens zwölf Grad. Die Hamburger Energiewerke wollen dort 2,67 Kubikmeter Abwasser pro Sekunde nutzen und ihnen rund 39 Megawatt Wärme entziehen. Esbjerg holt sein Wasser 600 Meter vor der Küste aus dem Meer, 14.000 Kubikmeter pro Stunde, und gibt es 1,5 Kilometer vor der Küste zurück.

Wie heiß Fernwärme sein muss und was das für den Wirkungsgrad heißt

Laut AGFW-Hauptbericht 2024 entfielen 2023 rund 37 Prozent der Wärmenetze auf Wassertemperaturen zwischen 90 und 110 Grad und 33 Prozent auf 110 Grad und mehr. Nur 24 Prozent lagen zwischen 60 und 90 Grad. Betreiber einer Großwärmepumpe müssen also zehn oder zwölf Grad aus Fluss oder Klärwerk auf 95 bis 110 Grad anheben. Hamburg plant mit 95 Grad, Köln mit bis zu 110 Grad.

Den Wirkungsgrad beschreibt die Leistungszahl COP: Sie gibt an, wie viele Kilowattstunden Wärme eine Anlage aus einer Kilowattstunde Strom macht. Je größer der Abstand zwischen Quelle und Netz, desto mehr Strom braucht der Verdichter. Das Rechenbeispiel im BEW-Merkblatt des BAFA zeigt den Effekt. Bei zwei Grad Quelltemperatur setzt es einen COP von 3,6 an, bei 20 Grad einen COP von 4,8.

In der Praxis liegen die großen Anlagen darunter. RheinEnergie rechnet für Köln mit zwei bis drei Einheiten Wärme je Einheit Strom. In Mannheim ergeben 20 Megawatt Wärme bei sieben Megawatt Strom ein Verhältnis von knapp drei. Esbjerg erreicht nach Angaben von State of Green einen COP über drei. Die Anlage dort speist mit 60 bis 90 Grad ins Netz ein, das Wasser kommt mit rund 35 Grad zurück.

Welche Städte mit Großwärmepumpen heizen

Helsinki nutzt das Prinzip seit 2006. Der Versorger Helen betreibt unter dem Katri-Vala-Park ein Heiz- und Kältewerk im Fels, das Wärme aus gereinigtem Abwasser und dem Rücklauf der Fernkälte gewinnt. Mit der siebten Wärmepumpe kam die Anlage im Frühjahr 2023 auf 160 Megawatt Heizleistung, berichtet Helen. Sie erzeugt mehr als 1.000 Gigawattstunden Wärme im Jahr (mehr dazu: Großwärmepumpe in Helsinki).

In Esbjerg liefert seit Dezember 2024 eine Meerwasser-Wärmepumpe mit 70 Megawatt Fernwärme. Sie ist Teil des Ersatzes für ein Kohle-Heizkraftwerk mit 440 Megawatt thermischer Leistung. Laut State of Green lieferte es die Hälfte der Fernwärme für Esbjerg, Varde und Fanø. Der Versorger DIN Forsyning erreicht damit rund 25.000 Haushalte und vermeidet etwa 120.000 Tonnen CO₂ im Jahr. Gebaut hat die Anlage MAN Energy Solutions, wie der Beitrag zur Mega-Wärmepumpe in Esbjerg beschreibt.

In Deutschland ging im Oktober 2023 die erste Flusswärmepumpe von MVV am Großkraftwerk Mannheim in Betrieb (mehr dazu: Flusswärmepumpe in Mannheim). Sie versorgt rechnerisch rund 3.500 Haushalte. Am selben Standort baut MVV seit 2026 eine zweite Anlage mit bis zu 165 Megawatt für bis zu 40.000 weitere Haushalte. Sie soll im Winter 2028/2029 Wärme liefern.

Quelle: Helen (09/2023), State of Green, MVV, Hamburg Wasser und Hamburger Energiewerke (07/2025), RheinEnergie (07/2026). Stand: Oktober 2026.

Der Branchenverband AGFW hat seine Mitglieder für 2024 nach ihren Erzeugungsanlagen befragt. Die teilnehmenden Unternehmen meldeten Wärmepumpen mit zusammen 103 Megawatt thermischer Leistung, die 233 Gigawattstunden ins Netz speisten. Nur elf Unternehmen setzten die Technik ein. Die Befragung erfasst nur einen Teil des Marktes. Die beiden Neubauten in Köln und Mannheim bringen zusammen mehr als dreimal so viel Leistung.

Was eine Großwärmepumpe kostet und wie der Bund sie fördert

Die Investitionen reichen von zweistelligen Millionenbeträgen bis zu mehreren Hundert Millionen Euro. MVV gab für die erste Mannheimer Anlage mit 20 Megawatt etwa 15 Millionen Euro aus. Die Hamburger Energiewerke kalkulieren für 60 Megawatt rund 60 Millionen Euro. RheinEnergie investiert in Köln 280 Millionen Euro für 150 Megawatt, Bund und EU tragen davon 100 Millionen Euro. Für die zweite Mannheimer Anlage nennt MVV knapp 200 Millionen Euro und rund 59 Millionen Euro Fördermittel.

Der Bund fördert Großwärmepumpen über die Bundesförderung für effiziente Wärmenetze (BEW), die das BAFA abwickelt. Für den Neubau oder Umbau eines Wärmenetzes zahlt das BAFA bis zu 40 Prozent der förderfähigen Ausgaben, höchstens 100 Millionen Euro pro Antrag. Die Summe ist zudem auf die nachgewiesene Wirtschaftlichkeitslücke begrenzt (Stand Oktober 2026). Die Richtlinie gilt seit September 2022 für sechs Jahre, Anträge aus dieser Zeit bearbeitet das BAFA auch danach. Die Details regelt das BAFA-Merkblatt in der Fassung 3.1, gültig seit April 2026.

Für Wärmepumpen kommt eine Betriebskostenförderung hinzu, im BAFA-Sprachgebrauch Modul 4. Voraussetzung ist, dass die Anlage über die Investitionsförderung mitfinanziert wurde. Die Betriebskostenförderung läuft zehn Jahre ab Inbetriebnahme und beträgt höchstens 9,2 Cent je Kilowattstunde Wärme, die aus der Umgebung stammt. Das BAFA zahlt nur, wenn die Anlage eine Jahresarbeitszahl von mindestens 2,5 erreicht, und deckelt die Summe bei 90 Prozent der Stromkosten.

Warum Stadtwerke für Großwärmepumpen günstigen Strom brauchen

Betreiber einer Großwärmepumpe zahlen in Deutschland auf ihren Strom Umlagen und Netzentgelte. Agora Energiewende hat 2023 dort ein zentrales Hindernis verortet: Das Verhältnis von Strompreis zu Gaspreis fällt in Deutschland ungünstiger aus als in anderen europäischen Ländern. Die Denkfabrik kritisierte außerdem, dass das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz und höhere Abgaben auf Strom gasbasierte Lösungen begünstigen. Als weitere Bremse nannte Agora langwierige Planungs- und Genehmigungsverfahren.

Stadtwerke können ihre Anlagen gezielt dann betreiben, wenn Strom reichlich vorhanden ist. Der AGFW beschreibt den Weg: Wärmepumpen im Netz laufen in Stunden, in denen Wind- und Solaranlagen mehr Strom erzeugen als gebraucht wird. Große Wärmespeicher nehmen die Wärme auf, und Wärmenetze lassen sich anders als Einzelgebäude kostengünstig mit solchen Speichern ausstatten. Die Anlage in Esbjerg fährt laut dem Technologieprogramm der Internationalen Energieagentur in weniger als 30 Sekunden von minimaler auf maximale Last.

Der AGFW benennt auch die Kehrseite. Läuft eine Wärmepumpe in Stunden, in denen Gaskraftwerke die Last decken, stammt ihr zusätzlicher Strom aus fossilen Kraftwerken. Wie viel CO₂ eine Großwärmepumpe einspart, hängt deshalb am Fahrplan der Betreiber und am Ausbau von Wind und Photovoltaik.

QUELLEN

1. Agora Energiewende: Großes Potenzial: Mit Großwärmepumpen grüne Wärmequellen für Gebäude und Industrie nutzbar machen (Pressemitteilung), 01.06.2023.
2. Fraunhofer IEG: Studie: Großwärmepumpen können grüne Wärmequellen für Gemeinden und Industrie erschließen (Pressemitteilung), 14.06.2023.
3. RheinEnergie: So funktioniert Europas größte Flusswasserwärmepumpe, 09.01.2025.
4. Hamburger Energiewerke: Hamburg gewinnt aus Abwasser Wärme (Pressemitteilung), 07.07.2025.
5. MAN Energy Solutions: Mega heat pump delivers first heat in Esbjerg (Pressemitteilung), 28.11.2024.
6. Gesetz für die Wärmeplanung und zur Dekarbonisierung der Wärmenetze (Wärmeplanungsgesetz, WPG), Paragraf 29.

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