Vom Kühlkreislauf ins Fernwärmenetz: Der technische Pfad der Rechenzentrumsabwärme

TL;DR

• Luftkühlung liefert Abwärme bei max. 30 °C; Flüssigkeitskühlung bei 60–65 °C.
• Klassische Fernwärmenetze (3G) benötigen 70–130 °C Vorlauf — ohne Wärmepumpe ist Direkteinspeisung meist nicht möglich.
• Moderne 4G-Netze (55–70 °C) ermöglichen direktere Einbindung und senken die Systemkosten.
• Der COP einer Wärmepumpe sinkt bei Einspeisung in klassische Fernwärmenetze auf 2,5–3,5 — eine sorgfältige Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ist notwendig.
• Hydraulischer Abgleich und Rücklauftemperatur sind die kritischen Planungsgrößen.

1. Ausgangslage

Rechenzentren produzieren kontinuierlich Abwärme — unabhängig von Wetterbedingungen und Jahreszeit. Das macht sie theoretisch ideal als Grundlastwärmequelle. Die Herausforderung liegt im Temperaturniveau. Ein Fern- oder Nahwärmenetz wird in der Regel mit Vorlauftemperaturen von 70 bis 130 °C betrieben. Die Temperatur der Abluft oder des Warmwassers muss mithilfe spezieller Wärmepumpen so weit erhöht werden, dass sie das Niveau des Wärmenetzes erreicht.

2. Datenbild

Quellen: Umweltbundesamt; VDI-Ingenieur.de; velasolaris.com

Bei der Flüssigkeitskühlung von Servern erwärmt sich das Wasser auf rund 60 °C — diese Wärme kann direkt für viele Zwecke genutzt werden, ohne dass eine Wärmepumpe und damit zusätzlicher Strom notwendig ist. Ältere Fernwärmenetze (3G: 80–110 °C) erfordern dagegen eine aktive Temperaturanhebung. Das Norderstedter Praxisbeispiel zeigt die technische Komplexität: Das hohe Temperaturniveau des Fernwärmenetzes (Vorlauf bis 81 °C, Rücklauf etwa 55 °C) stellte eine besondere technische Herausforderung dar, die durch ein innovatives Konzept bei einem COP von ~3 gelöst wurde.

3. Implikation für Stadtwerke

Entscheidend ist die Kenntnis des eigenen Netzniveaus. Wer bereits auf einem 4G-Netz-Transformationspfad ist, kann RZ-Abwärme mit deutlich geringeren Wärmepumpenkosten integrieren. Für die Einspeisung in kalte Nahwärmenetze oder bei direkter Nachbarversorgung sind hohe COP-Werte von 3,5–6 möglich, da nur moderate Temperaturhübe erforderlich sind. Ebenfalls zu beachten: Der hydraulische Abgleich des bestehenden Netzes muss die dezentrale Wärmequelle einbinden können.

4. Wo P2H andockt

P2H-Module arbeiten mit wassergekühlter Architektur und Vorlauftemperaturen von 60–75 °C. Das macht sie für 4G-Netze direkt kompatibel und für 3G-Netze mit kleiner Wärmepumpenstufe nutzbar. Grenzen bestehen bei sehr alten Hochtemperaturnetzen (>100 °C Vorlauf) und bei Standorten mit unzureichender Rücklauftemperatur — die Standortprüfung durch den Wärmenetz-Betreiber ist in jedem Fall vorgelagert.

5. Ausblick

Bislang werden vorhandene Fernwärmenetze in den nächsten Jahren voraussichtlich auf 70–80 °C Vorlauf abgesenkt — möglich wird das durch bessere Heiztechnik und Dämmstandards im Gebäudebestand. Je weiter dieser Umbau voranschreitet, desto wirtschaftlicher wird die direkte Integration von RZ-Abwärme — ohne Wärmepumpe, ohne zusätzlichen Strombedarf.

Quellen

1. Umweltbundesamt: Rechenzentrumsklimatisierung. https://umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/fluorierte-treibhausgase-fckw/stationaere-kaelte-klima-waermepumpenanlagen/anwendungen/rechenzentrumsklimatisierung
2. VDI/Ingenieur.de (2025): Abwärme aus Rechenzentren sinnvoll nutzen. https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/energie/abwaerme-aus-rechenzentren-sinnvoll-nutzen/
3. Stadtwerke Norderstedt / Kraftanlagen.com (2024). https://www.kraftanlagen.com/rechenzentrum-wird-zur-waermequelle-fuer-das-fernwaermenetz-von-norderstedt/
4. velasolaris.com (2025): Abwärmenutzung Rechenzentren — COP-Werte. https://www.velasolaris.com/abwaermenutzung-rechenzentren/