Die Transformation und Dekarbonisierung der Wärmeversorgung ist notwendig, um die deutschen Klimaziele zu erreichen. Um die optimale Transformationsstrategie für ein Siedlungsgebiet zu finden, bedarf es einer ausreichenden Datengrundlage in Form eines Wärmeatlas. Für viele ländliche Siedlungsgebiete lagen keine oder nur unzureichende Daten vor. Daher wurde im DIWA-Projekt ein innovatives Verfahren entwickelt, mit dem der Wärmeatlas für ländliche Siedlungsgebiete weitestgehend automatisiert erstellt wird. Dazu wurden Verbrauchsdaten der EAM Netz GmbH sowie öffentlich verfügbare Gebäudedaten genutzt. Unter anderem wurden Flurstücke und Hausumringe, sowie 3D-Gebäudedaten (LOD2) über das Amtliche Liegenschaftskataster kostenfrei abgerufen. Anhand verschiedener Algorithmen wurde der Wärmebedarf auch für Gebäude ohne Verbrauchsdaten sinnvoll geschätzt. Eine anschließende Validierung hat gezeigt, dass die abgeschätzten Wärmebedarfe grundsätzlich plausibel sind und eine höhere Genauigkeit als z. B. Wärmebedarfsabschätzung über Gebäudealtersklassen aufweisen. So wurden für alle gasversorgten Kommunen im Versorgungsgebiet der EAM Netz GmbH Wärmeatlanten generiert. Außerdem wurden Methoden entwickelt, um die Wärmebedarfsentwicklung und den Energieträgerwechsel bis 2050 zu prognostizieren. Die Methoden fußen auf anerkannten klimaneutralen Leitstudien der Deutschen Energie-Agentur (dena) und der Ariadne-Studie. Es lassen sich Szenarien aus den Kernbereichen "Elektrifizierung", "Fern- und Nahwärme" und "Klimaneutralen Gasen (Wasserstoff und Biogas)" betrachten. Ziel des Projektes war es, eine ausreichende Datengrundlage für die Wärmeleitplanung in ländlichen Siedlungsgebieten bereitzustellen. Die EAM Netz GmbH nutzt die Datengrundlage darüber hinaus zur internen Netzanalyse und kann so die Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit ihrer Netze optimieren, wovon Anschlussnehmer profitieren. DIWA ist ein frei zugängliches kostenfreies Tool für Kommunen.

In Bergheim versorgt seit 2011 die von den Bewohnerinnen und Bewohnern getragene Genossenschaft Energiedorf-Bergheim eG rund 170 Häuser mit Wärme über ein Nahwärmenetz. Zur Grundversorgung über den mit Holzhackschnitzeln gespeisten 1.000-kW-Holzhackschnitzelkessel wird bei besonders hohem Wärmebedarf ein sogenannter Spitzenlastkessel (1600-kW-Ölheizkessel) eingesetzt, der sich automatisch bei Bedarf zuschaltet. Zwei insgesamt 125.000 Liter fassende Warmwasserspeicher sorgen überdies für die Abfederung von Nutzungsschwankungen und somit für eine effektivere Auslastung der Anlage. Jährlich werden so etwa 350.000 Liter Heizöl eingespart. Die Halle ist mit einer Photovoltaikanlage bedeckt und auch eine Solarthermieanlage mit 1.333 m² Kollektorfläche wurde inzwischen errichtet. Gegenüber hauseigener Anlagen ist die Verlässlichkeit der zentralen Wärmebereitstellung größer, weil sie auf mehreren Standbeinen steht. Das Projekt wurde 2013 als Sieger des deutschlandweiten Wettbewerbs „Bürgerenergiegenossenschaft des Jahres“ ausgezeichnet.

Das von der Universität Kassel koordinierte Projekt behandelt den Neubau des Fraunhofer-Instituts für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE. Das Konzept des Gebäudes und der Anlagentechnik ist energetisch sehr ambitioniert und umfasst u.a. ein Eisspeicher-Wärmepumpen-System sowie fassadenintegrierte Lüftungsmodule. 

Im Rechenzentrum des Instituts fällt ganzjährig Abwärme an. Diese dient als zentrale Wärmequelle zur Beheizung des Gebäudes. Über den Eisspeicher wird diese Abwärme zwischengespeichert und nutzbar gemacht. Dementsprechend wird der Eisspeicher hierüber regeneriert. Im Sommer wird der Eisspeicher vorrangig zur Kühlung des Gebäudetrakts genutzt. Dabei kann über die dezentralen Lüftungsanlagen ortsabhängig und über die Betondecken bedarfsorientiert gekühlt werden. Im Winter wird die zwischengespeicherte Abwärme aus Rechenzentrum sowie Gebäude dann über die Wärmepumpe zur Beheizung des Gebäudes verwendet. Bei tiefen Außentemperaturen wird die Wärmepumpe durch eine Gasthermenkaskade unterstützt.

Das Gebäude lässt sich über das Automationssystem OGEMA gewerkeübergreifend steuern, wodurch eine Optimierung der Betriebsführung möglich wird. Die Bewertung der Gesamtenergieeffizienz des Neubaus und die Einordnung hinsichtlich baulicher und anlagentechnischer Aspekte gibt Aufschluss darüber, wie solche neuartigen Gebäude zukünftig geplant und betrieben werden können. Vor diesem Hintergrund wurde im Teilvorhaben u.a. eine gesamtenergetische Bewertung durch die Erstellung von Simulationsmodellen von Gebäude und Anlagentechnik durchgeführt. Primärziel des Teilvorhabens ist die end- und primärenergetische Bewertung der Gesamtenergieeffizienz des Neubaus hinsichtlich der Anforderungen für vergleichbare Gebäude sowie die Entwicklung übertragbarer Planungsempfehlungen für zukünftige Neubauten. Durch das Monitoring des Neubaus wurden bei der Inbetriebnahme Schwachstellen identifiziert und nach der Gewerke-Abnahme der laufende Gebäudebetrieb weiter optimiert.

Im Neubaugebiet "Wohnen westlich des Schlossparks" im Wiesbadener Stadtteil Biebrich entsteht auf einer 2,5 Hektar großen Fläche, ein locker bebautes und übersichtlich strukturiertes Wohngebiet mit insgesamt über 100 neuen Wohneinheiten aufgeteilt auf 5 Mehrfamilienhäuser und 10 Reihenhäuser. Die ersten Häuser des neuen Quartiers wurden im Januar 2022 bezogen. Um das Quartier nachhaltig mit Erneuerbarer Wärme zu versorgen, wurde im nahgelegenen Mischwasserkanal ein Abwasserwärmetauscher der Firma Uhrig Energie GmbH verbaut. Über ein passives Netz wird die so gewonnen Energie in die angeschlossenen Häuser transportiert. Dort wird die benötigte Wärme für Raumwärme und Warmwasser mit Hilfe von Wärmepumpen der Firma Alpha Innotec bereitgestellt. Das Wärmekonzept wird vom ESWE Innovations- und Klimaschutzfonds gefördert. Der ESWE Innovations- und Klimaschutzfonds bezuschusst Projekte, die natürliche Ressourcen schonen und so zum Klimaschutz beitragen. Dabei werden Energiesparprojekte, innovative Technologien sowie der Einsatz erneuerbarer Energien unterstützt. Weiterhin wird der Wärmetauscher durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert. Dieser hat sich u. a. die Verringerung von CO 2-Emissionen, den Erhalt und Schutz der Umwelt sowie die Förderung der Ressourceneffizienz zum Ziel gesetzt.

Ziel des in 2017 gestarteten Nahwärmeprojektes der Sonnenwärme Rüdigheim eG i.G. ist es, Großwärmespeicher und Solarthermieanlagen zur Wärmeversorgung von über 100 Gebäuden in Rüdigheim zu erstellen und zu betreiben. Mittels Solarkollektoren (ca. 7.000m²) wird die Wärme für Raumheizung und Warmwasser von der Sonne erzeugt. Für sonnenschwache Tage und den Winter wird überschüssige Wärme aus dem Sommer im saisonalen Ganzjahresspeicher (30.000m³) eingespeichert und genutzt. Als Standort hierfür wird der nicht mehr genutzte Sportplatz favorisiert. Die Wärme wird dann, in Form von heißem Wasser, über ein ca. 5000 m langes Nahwärmenetz an die Haushalte geliefert. Der Anschluss an das Nahwärmenetz erfolgt über eine Hausanschlussstation (HAST). Diese überträgt die Wärme vom Netz auf die Raumheizung und das Trinkwasser der Ein- oder Mehrfamilienhäuser.

Um Baurecht für die Anlage zu schaffen, wurde für die beanspruchten Flächen bereits ein Bauleitverfahren auf den Weg gebracht. Dies läuft momentan. Die Planungen wurden durch die Universität Kassel geprüft und es wurden zusätzlich Alternativen simuliert. Über einen Vorhabenskizze wird abgeklärt inwieweit das Vorhaben förderwürdig ist. Nach Abschluss dieser Prüfung geht es an die Planung und Baugenehmigung. Baubeginn soll im Herbst 2024 sein.

Das Netz der Dorfwärmeversorgung soll einen solaren Deckungsgrad von 67 % erreichen. Möglich macht dies vor allem ein Erdbecken-Saisonalspeicher nach dänischem Vorbild. Die Bürgerenergiegenossenschaft will die Solarthermieanlage in Kombination mit zwei Großwärmepumpen und einem Holzkessel wirtschaftlich betreiben. Eine solare Wärmeversorgung mit derartig hohen Deckungsgraden ist für Deutschland einmalig. In den Sommermonaten soll die Solarthermie-Anlage mit ihren ca. 13.000 m² Kollektorfläche das Netz mit 180 Gebäuden allein versorgen. Gleichzeitig wird sie aber den größeren Teil ihrer Energieernte in den Saisonalspeicher laden können. Im Winter sollen dann die Wärmepumpen mehr oder weniger konstant den Speicher als Wärmequelle nutzen. Die Wärmepumpen erhöhen die Temperaturspreizung im Erdbeckenspeicher, mindern somit dessen erforderliches Volumen und die Baukosten des Speichers. In einem neuartigen Betriebskonzept, dessen Effekt die Solarthermie-Experten um Professor Klaus Vajen von der Uni Kassel durchgerechnet haben, läuft stets als Unterstützung der Wärmepumpen der Biomassekessel mit.

Das neuartige magnetokalorische Kühl- & Heizkonzept beruht auf dem magnetokalorischen Effekt und funktioniert ohne den Einsatz von umweltschädlichen Kühlmitteln wie z.B. FCKW und ist dabei besonders energieeffizient. Die Temperaturänderung erfolgt durch ein sich änderndes Magnetfeld. Im magnetokalorischen Generator erfolgt dabei eine Umwandlung von Bewegungsenergie (bewegte Magnete) in Wärme oder Kälte, die für Kühlung oder Heizung genutzt werden kann. Das innovative Konzept unterstützt das Ziel, Emissionen von fluorierten Treibhausgasen bis 2030 um zwei Drittel zu reduzieren. CALORIVAC eignet sich, um besonders energieintensive und verlustbehaftete Kühl- und Heizprozesse in der Wirtschaft aber auch in privaten Haushalten zu verbessern. Die Technologie hat das Potential einer Energieeinsparung von bis zu 40 % gegenüber einem modernen Kompressor oder von bis zu 70 % gegenüber einer ca. 5 Jahren alten Anlage. Hinzu kommt noch der Vorteil einer geringeren Lautstärkeemission, die besonders privaten Haushalten zugutekommt.

Die Sektorkopplung in der Energiezentrale des Quartiers wird realisiert durch Entwicklung einer neuartigen Hochtemperatur-Speichertechnologie (Power-to-Heat-and-Power), in Kombination mit einem multifunktionalen Batteriespeichers für Strom und einem zentralen Warmwasser-Schichtenspeicher für Abwärme. Auf diese Weise entsteht eine hochflexible und effiziente Speicher- und Nutzungskette entlang des Energieniveaus. Elektromobilität wird als zusätzlicher Baustein realisiert, so dass alle Verbrauchssektoren berücksichtigt werden. Aus der primärenergieschonenden Versorgung des Quartiers mit hohen Anteilen PV-Stroms, resultieren temporäre Energieüberschüsse, welche in dem Hybridspeichersystem sowohl kurz- als auch mittelfristig speicherbar sind. Eine weitere Besonderheit ist der Einsatz des Speichersystems für Energie- und Systemdienstleistungen über die Quartiersgrenzen hinaus, z. B. für positive und negative Regelenergie oder zur Einspeisung in das Gießener Fernwärmenetz für Energie- und Systemdienstleistungen über die Quartiersgrenzen hinaus, z. B. für positive und negative Regelenergie oder zur Einspeisung in das Gießener Fernwärmenetz.