Wie gewohnt präsentieren wir Ihnen in der 67. Ausgabe unseres heatbeat Research Newsletters zwei aktuelle Artikel. Der erste hinterfragt langjährige Auslegungsannahmen für Trinkwarmwassersysteme und schlägt reduzierte Bemessungsdurchflüsse vor, die den realen Verbrauch besser abbilden. Der zweite stellt einen stochastischen Investitionsoptimierungsrahmen für die langfristige Kapazitätsplanung vor - unmittelbar relevant für Netzbetreiber, die den unsicheren Übergang zur Fernwärme der vierten Generation navigieren. Außerdem geben wir Ihnen einen kurzen Überblick über die wichtigsten Entwicklungen rund um heatbeat und unseren Digital Twin.
Am 22. April konnten wir im Rahmen unseres Feature Update Live Webinars wieder eine Rückschau auf die wichtigsten Entwicklungen im heatbeat Digital Twin aus den letzten drei Monaten präsentieren. Zu den Highlights aus der Entwicklung gehörten diesmal einige Verbesserungen zur Abbildung von Unterstationen und Sekundärnetzen. Diese können nun im Bearbeitungsmodus direkt in der Weboberfläche des Digital Twins eingezeichnet werden und auch bei Dimensionierung und Systemsimulation kann nun das Gesamtsystem auch mit mehreren Sekundärnetzen ganzheitlich bewertet werden. Einen kurzen Einblick dazu finden Sie auch in diesem Video . Darüber hinaus konnten wir zahlreiche Verbesserungen im Design Cockpit, der Interaktivität in den Gebäudedashboards sowie einige neue Kartenlayer für noch höheren Informationsgehalt vorstellen. Und auch bezüglich IT-Sicherheit gab es Weiterentwicklungen, so dass jetzt auch die Regelungen bezüglich der Nutzung von 2-Faktor-Authentizifierung organisationsweit feiner gesetzt werden können.
Und da die Entwicklung auch nach dem Webinar nicht stillsteht, richten wir schon direkt den Blick auf die neuen Weiterentwicklungen im April: Hier konnten wir unter anderem unsere Netzberechnung noch robuster machen, um die Druckzustände auch bei sehr großen Anzahlen an Sekundärnetzen noch zuverlässiger zu berechnen. Und darüber hinaus haben wir eine feinere Darstellung von Messlokationen, Wärmezählern und ihrer Datenanbindung integriert. Damit kann von einer räumlichen Zuordnung der Wärmezähler bis zur Übersicht der Eichfristen ein noch feinerer Blick auf die Wärmezähler im Netz gerichtet werden.
Und neben diesen Weiterentwicklungen haben wir uns im April gefreut, auf verschiedenen spannenden Veranstaltungen dabei zu sein. Dazu gehörten unter anderem die Fachtage Fernwärme in Kassel, wo wir interessante Gespräche führen konnten und in unserem Vortrag "Immer besser: Kontinuierliche Betriebsoptimierung mit KI im Digital Twin" auch Einblicke in unsere Kombination aus physikalisch zuverlässigen Modellen und KI-Methoden für Forecasts und Fehlererkennung geben konnten. Außerdem durften wir im Rahmen der Online-Veranstaltungen zu den Berliner Energietagen über unser Forschungsprojekt KNW-Opt II einen Beitrag zur Anwendung unseres Digital Twins auf die kalten Nahwärmenetze in Soest und Bad Nauheim beitragen ( Link zum Video ).
Mit wachsendem Trinkwarmwasseranteil am gesamten Wärmebedarf von Gebäuden (in hocheffizienten Gebäuden bis zu 50 %) gewinnt die Genauigkeit der Bemessungsdurchflüsse für Trinkwarmwasser zunehmend an Bedeutung. Ein Preprint von Averfalk, Eklund und Werner der Hochschule Halmstad stellt den aktuellen schwedischen Standard (F101) und vergleichbare europäische Normen grundlegend in Frage, da sie den tatsächlichen Spitzenbedarf den Autoren zufolge systematisch überschätzen.
Die Studie basiert auf 21,5 Millionen einminütigen Messungen aus 648 Wohnungen in acht schwedischen Mehrfamilienhäusern. Das Ergebnis ist eindeutig: Die aktuellen F101-Bemessungsdurchflüsse überschätzen die reale Nachfrage erheblich, für Gebäude mit mehr als 30 Wohnungen um rund 30 %.
Überdimensionierte Wärmeübertrager und Regelventile können Regelinstabilitäten verursachen und die Systemperformanz beeinträchtigen. Mit dem Übergang zu Niedertemperatur-Fernwärme werden die tolerierbaren Fehlermargen kleiner, sodass die korrekte Komponentenauslegung zusätzlich an Bedeutung gewinnt.
Die Autoren schlagen daher eine neue Bemessungsformel auf Basis des 99,5. Perzentils vor. Die Überschreitungsereignisse oberhalb dieses Schwellenwerts dauern in ca. 70 % aller Fälle nicht länger als eine Minute, und die Mehrzahl hat eine Wiederkehrzeit von über 40 Minuten. Derartig kurze und seltene Defizite sind für die Endkunden in der Regel nicht wahrnehmbar.
Diese in Energy Conversion and Management veröffentlichte Studie widmet sich einer der zentralen Herausforderungen für Fernwärmebetreiber: Wie können fundierte Investitionsentscheidungen getroffen werden, wenn eine tiefgreifende Unsicherheit hinsichtlich der Entwicklung zukünftiger Energiepreise und Netztemperaturen besteht? Die Autoren entwickeln einen mehrstufigen stochastischen Optimierungsrahmen mittels Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP), angewandt auf das Stockholmer Fernwärmenetz über den Planungshorizont 2025–2050.
Der methodische Kernbeitrag ist der Abschied von der deterministischen Planung mit vollständiger Voraussicht hin zu einer sequenziellen Entscheidungsstruktur, bei der Investitionen adaptiv getroffen werden, wenn sich Unsicherheiten auflösen. Der Rahmen kombiniert strukturelle Pfadunsicherheiten hinsichtlich zukünftiger Netztemperaturen mit Markovschen Energiepreisdynamiken für Strom- und Biomasse.
Bei Anwendung des stochastischen Modelles auf eines von Europas größten Wärmenetzen in Stockholm ergeben sich 27 % Einsparungen (2,8 Milliarden €) gegenüber dem deterministischen Ansatz. Unter Tail-Risk-Maßen steigt dieser Wert auf 39 % bzw. 5,6 Milliarden €.
Der deterministische Ansatz unterschätzt systematisch den Bedarf an grundlegender Absicherungskapazität in der ersten Entscheidungsstufe. Dies erzeugt ein Kapazitätsdefizit von 330 MW, das bei Realisierung des Hochtemperaturpfades kostspielig wird. Die stochastische Politik setzt dagegen frühzeitig auf robuste No-Regret-Technologien (Rechenzentrum-Wärmepumpe, Abwasser-Wärmepumpe) und passt sich in späteren Stufen adaptiv an den dann bekannten Temperaturpfad an.
Besonders aufschlussreich ist die Rolle von Biomasse: Im Medianpfad des Niedertemperaturszenarios wird Biomasse-KWK bis 2050 vollständig ausgebaut, doch das Modell behält in einer Teilmenge von Szenarien eine geringe Biomassekapazität als strategische Absicherung gegen Strompreisspitzen. Diese differenzierte Rolle von Altanlagen wäre in einem deterministischen Modell unsichtbar. Für die Fernwärmeplanung quantifizieren die 27–39 % Einsparungen, was durch Ignorieren von Unsicherheit verloren geht.
Wie immer empfehlen wir Ihnen, die vollständigen Artikel zu lesen. Die Erkenntnisse zur Trinkwarmwasser-Auslegung sind unmittelbar relevant für die Dimensionierung und Optimierung von Hausübergabestationen — ein Bereich, in dem unser heatbeat Digital Twin Netzbetreiber bereits bei der bedarfsgerechten Auslegung von Komponenten und der Erkennung von Übergabestationsanomalien unterstützt. Die Investitionsoptimierungsstudie spiegelt direkt die strategischen Planungsherausforderungen wider, die wir gemeinsam mit unseren Kunden angehen: Wie werden Investitionen in neue Wärmequellen und Netzerweiterungen unter realer Unsicherheit sequenziert? Unser Ingenieurteam kann Sie in Kombination mit dem heatbeat Digital Twin jederzeit dabei unterstützen, robuste, evidenzbasierte Investitions-Roadmaps für Ihr Fernwärmenetz zu entwickeln.
Darüber hinaus können wir Sie bereits zu unserem nächsten vierteljährlichen Feature Update Live Webinar am 15.07. um 14:00 einladen. Und wenn Sie heute bei den Berliner Energietagen vor Ort dabei sind freuen wir uns, wenn Sie auch unseren Vortrag zum Thema "Netzgebundene Lösungen für Mehrfamilienhäuser" besuchen. Und bereits am 07.05. können Sie uns auf der polis Convention in Düsseldorf treffen, wo wir im Rahmen des Praxisforums Kommunale Energiewende einen Beitrag zu unserem Projekt mit der Stadt Aachen zu Pilotgebieten für Wärmenetze teilen.
Die nächste Ausgabe unseres Newsletters erscheint am 3. Juni 2026.
