Software für Wärmeplanung und Wärmenetze im Überblick

Software für die Wärmeplanung lässt sich nicht als eine Produktkategorie beschreiben. Zwischen dem ersten Wärmekataster einer Gemeinde und der Ausführungsplanung eines Wärmenetzes liegen mehrere Planungsschritte, und jeder Schritt verlangt andere Eingangsdaten, andere Modelltiefe und andere Ergebnisse. Dieser Artikel ordnet die gängigen Werkzeugkategorien entlang der Planungskette ein: wofür sie gedacht sind, welche Daten sie brauchen, was sie liefern und in welcher Projektphase sie typischerweise eingesetzt werden. Bewertet werden Kategorien, nicht einzelne Produkte.

Die Planungskette: von der Kommune zum Netz

Seit Inkrafttreten des Wärmeplanungsgesetzes (WPG) am 1. Januar 2024 sind Länder bzw. Kommunen verpflichtet, Wärmepläne zu erstellen – für Gemeinden mit mehr als 100.000 Einwohnern bis zum 30. Juni 2026, für kleinere Gemeinden bis zum 30. Juni 2028. Die kommunale Wärmeplanung gliedert sich im Kern in Bestandsanalyse, Potenzialanalyse, Zielszenario, die Einteilung des Gemeindegebiets in voraussichtliche Wärmeversorgungsgebiete und eine Umsetzungsstrategie.

Der Wärmeplan ist eine strategische Planung, keine Netzplanung. Er weist Gebiete aus, die sich voraussichtlich für ein Wärmenetz eignen, dimensioniert aber keine Rohre. Die Konkretisierung erfolgt anschließend projektbezogen, häufig über eine Machbarkeitsstudie nach Modul 1 der BEW (Bundesförderung für effiziente Wärmenetze) und danach über die Planungsphasen eines Wärmenetzes (siehe Planungsphasen thermischer Netze).

Entlang dieser Kette nimmt der räumliche Maßstab ab und die physikalische Detailtiefe zu:

Wärmekataster und GIS-Wärmeatlas

Wofür: Räumliche Darstellung von Wärmebedarf und Wärmeverbrauch – gebäudescharf oder aggregiert auf Baublöcke, Straßenabschnitte oder Rasterzellen. Das Wärmekataster ist die Datengrundlage der Bestandsanalyse und wird in der Regel in einem Geoinformationssystem (GIS) geführt.

Eingangsdaten: Gebäudegeometrien (amtliche Liegenschaftsdaten, 3D-Gebäudemodelle), Gebäudetyp und Baualtersklasse, gemessene Verbrauchsdaten von Netzbetreibern, Daten der Schornsteinfeger zu Feuerstätten, bestehende Netze und Infrastruktur. Wo Verbrauchsdaten fehlen, wird der Bedarf über typologische Kennwerte abgeschätzt.

Ergebnisse: Karten der Wärmebedarfsdichte, Wärmeliniendichte je Straßenzug, Verteilung der Energieträger und Baualtersklassen. Diese Kennzahlen sind das erste Kriterium, um ein Versorgungsgebiet abzugrenzen.

Grenzen: Ein Kataster zeigt Bedarfe, keine zeitlichen Verläufe. Gleichzeitigkeit, Lastspitzen und Netzverluste sind nicht Teil der Aussage.

Potenzialanalyse

Wofür: Erfassung der technisch und wirtschaftlich nutzbaren Wärmequellen im Gemeindegebiet: Abwärme aus Industrie und Gewerbe, Abwasser, Oberflächengewässer, oberflächennahe und tiefe Geothermie, Solarthermie-Freiflächen, Biomasse. Dazu kommen Einsparpotenziale durch Sanierung.

Eingangsdaten: Geologische und hydrogeologische Karten, Flächennutzung und Schutzgebiete, Abwärmeerhebungen bei Unternehmen, Kläranlagen- und Gewässerdaten, Klimadaten.

Ergebnisse: Räumlich verortete Potenziale mit Leistung bzw. Jahresenergie und Temperaturniveau – letzteres entscheidet später mit über die Netztemperaturen und den Einsatz von Wärmepumpen.

Werkzeuge: Meist GIS-Anwendungen mit eigenen Auswertemodulen, teilweise Landesportale (Solar-, Geothermie- und Abwärmekataster) als Datenquelle.

Szenario- und Vorplanungswerkzeuge

Wofür: Vergleich von Versorgungsvarianten auf Gemeinde- oder Quartiersebene – etwa Wärmenetz gegenüber dezentralen Wärmepumpen, verschiedene Erzeugerparks, Anschlussquoten und Sanierungspfade bis zum Zieljahr. Ergebnis ist das Zielszenario des Wärmeplans bzw. die Vorzugsvariante eines Quartierskonzepts.

Eingangsdaten: Ergebnisse aus Wärmekataster und Potenzialanalyse, Energiepreis- und Emissionspfade, Kostenkennwerte für Erzeuger und Netze, Annahmen zu Sanierungsraten und Anschlussquoten.

Ergebnisse: Energie- und Treibhausgasbilanzen je Szenario und Stützjahr, überschlägige Wärmegestehungskosten, Eignungsgebiete für Wärmenetze.

Grenzen: Netze werden in dieser Kategorie typischerweise über Kennwerte abgebildet (pauschale Verluste je Trassenmeter, mittlere Kosten je Meter). Rohrdimensionen, Druckverhältnisse und Temperaturen im Netz werden nicht berechnet. Für die Eignungsfrage genügt das – für die Frage, ob ein bestimmtes Netz funktioniert, nicht.

Netzberechnung und thermohydraulische Simulation

Wofür: Auslegung und Nachweis eines konkreten Wärmenetzes – vom Quartierskonzept über die BEW-Machbarkeitsstudie bis zur Entwurfs- und Ausführungsplanung. Zu unterscheiden sind zwei Rechentiefen:

• Stationäre Netzberechnung: Druckverlust, Rohrdimensionierung, Schlechtpunkt und Pumpenauslegung für einzelne Betriebspunkte, typischerweise den Auslegungsfall. Ausreichend für viele Strahlennetze mit einem Erzeuger.
• Dynamische thermohydraulische Simulation: gekoppelte Berechnung von Druck, Massenstrom und Temperatur über einen Zeitraum, meist ein Jahr. Notwendig bei mehreren Einspeisern, niedrigen Netztemperaturen, Sommer-Teillast, Speichern oder kalter Nahwärme mit Erdreichkopplung (siehe thermo-hydraulische Simulation).

Eingangsdaten: Trassenverlauf (GIS, CAD), Rohrsystem und Verlegeart, Abnehmer mit Lastprofilen, Erzeuger und Regelstrategie, Geländehöhen, Bodeneigenschaften.

Ergebnisse: Rohrdimensionen und Massenauszüge, Druck- und Temperaturverläufe, Wärmeverluste, Pumpenenergie, Lastspitzen und Wärmemengen je Erzeuger. Diese Größen werden in der BEW-Machbarkeitsstudie für die Beschreibung des Soll-Zustands und für die Kostenberechnung benötigt (siehe BEW-Förderung).

Gebäudesimulation

Wofür: Dynamische thermische Simulation einzelner Gebäude oder Gebäudegruppen – zur Ermittlung von Heiz- und Kühllasten, Energiebedarf, Raumtemperaturen und sommerlichem Wärmeschutz. Im Kontext der Wärmeplanung relevant, wenn Lastprofile für Abnehmer belastbarer sein sollen als Standardprofile, wenn Sanierungsvarianten auf Gebäudeebene bewertet werden oder wenn für ein Niedertemperaturnetz geprüft wird, mit welcher Vorlauftemperatur ein Bestandsgebäude auskommt.

Eingangsdaten: Gebäudegeometrie (IFC, CAD), Bauteilaufbauten, Fenster und Verschattung, Nutzungsprofile, Klimadaten (z. B. Testreferenzjahre).

Ergebnisse: Stündliche Heiz- und Kühllasten, Jahresenergiebedarf, operative Raumtemperaturen, Übertemperaturgradstunden.

Grenzen: Der Modellierungsaufwand je Gebäude ist hoch; für ganze Gemeinden wird deshalb mit Typologien gearbeitet, nicht mit Einzelsimulationen. Feuchte- und hygrothermische Fragestellungen in Bauteilen sind ein eigenes Fachgebiet mit eigenen Werkzeugen, etwa DELPHIN (siehe hygrothermische Simulation).

Wirtschaftlichkeitsberechnung

Wofür: Bewertung von Investitions-, Betriebs- und Energiekosten über die Nutzungsdauer – zur Variantenauswahl, für Förderanträge und Wärmepreise. Standardverfahren ist die Annuitätenmethode nach VDI 2067.

Eingangsdaten: Investitionskosten (aus Massenauszügen und Kostenkennwerten), Energie- und Wartungskosten, Wärmemengen und Verluste aus der technischen Planung, Fördersätze, Zinssatz und Betrachtungszeitraum.

Ergebnisse: Annuitäten, Wärmegestehungskosten, Sensitivitäten gegenüber Energiepreisen und Anschlussquote, Grundlage für die Tarifgestaltung.

Werkzeuge: Häufig Tabellenkalkulationen mit projektspezifischen Vorlagen, teilweise Module in Szenario-Werkzeugen. Die Belastbarkeit hängt direkt von den technischen Eingangsgrößen ab: Mit pauschalen Netzverlusten gerechnete Wärmegestehungskosten sind so genau wie die Pauschale. Für erste Abschätzungen gibt es kostenlose Online-Rechner, etwa für Wärmegestehungskosten und BEW-Förderung.

Auswahlkriterien

Welche Kombination von Werkzeugen sinnvoll ist, hängt weniger von der Software als von der Fragestellung ab:

• Planungsphase: Für den Wärmeplan reichen Kataster, Potenzialanalyse und Szenarien. Für eine BEW-Machbarkeitsstudie wird eine Netzberechnung mit Rohrdimensionen, Druck- und Temperaturverhältnissen verlangt.
• Netztyp: Klassische Hochtemperaturnetze mit einem Erzeuger lassen sich in frühen Phasen stationär rechnen. Niedertemperaturnetze, mehrere Einspeiser und kalte Nahwärme brauchen eine dynamische Simulation.
• Datenfluss: Brüche zwischen GIS, Netzberechnung und Wirtschaftlichkeitsrechnung kosten Zeit und erzeugen Fehler. Offene Formate (Shape, GeoJSON, GeoPackage, DXF, CSV) und exportierbare Ergebnisse sind wichtiger als ein einzelnes Werkzeug, das alles verspricht.
• Nachvollziehbarkeit: Für Förderung und Gremien müssen Annahmen und Ergebnisse dokumentiert und prüfbar sein. Bei Simulationswerkzeugen gehört dazu die Frage, ob tatsächlich hydraulische und thermische Gleichungen gelöst werden oder mit Kennwerten gerechnet wird.

Einen Überblick über den Weg von der kommunalen Wärmeplanung bis zum ausgelegten Netz aus Sicht eines Stadtwerks gibt die Seite Software für kommunale Wärmeplanung & Stadtwerke.

Quellen

• Gesetz für die Wärmeplanung und zur Dekarbonisierung der Wärmenetze (Wärmeplanungsgesetz – WPG) vom 20. Dezember 2023, BGBl. 2023 I Nr. 394.
• Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA): Richtlinie für die Bundesförderung für effiziente Wärmenetze (BEW).
• VDI 2067 Blatt 1 — Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen – Grundlagen und Kostenberechnung.
• Nussbaumer, T.; Thalmann, S.; Zaugg, D.; Cueni, M. (2025): Planungshandbuch Thermische Netze. Version 2.0, EnergieSchweiz / Bundesamt für Energie BFE.