Das Neubaugebiet "Bad Nauheim Süd" im hessischen Kurort Bad Nauheim besteht aus 400 Wohneinheiten. Die Wärmeversorgung übernimmt ein doppellagiges Großkollektorfeld, das mit einem sechs Kilometer langen kalten Nahwärmenetz kombiniert ist. In den 140 Gebäuden laufen Wärmepumpen, welche die Temperatur des herbeigeleiteten, im Jahresmittel zehn bis zwölf Grad Celsius warmen Wassers auf Heizniveau bringen.
Das Kollektorfeld hat eine Fläche von 22.000 Quadratmetern auf zwei Ebenen mit je 11.000 Quadratmetern. Die obere Ebene befindet sich in 1,5 Metern Tiefe, die untere in drei Metern Tiefe. Es handelt sich damit um die sogenannte oberflächennaheste Geothermie: Erdwärme wird nur in der durch die Sonne beeinflussten Zone bis zehn Meter Tiefe genutzt. Grund: Bad Nauheim ist Heilquellenschutzgebiet. Bohrungen sind nicht erlaubt.
Zweilagigkeit als Platzvorteil
Die Zweilagigkeit spart viel Platz, so Projektleiter Sebastian Böck von den Stadtwerken Bad Nauheim. Dadurch sanken die Kosten für den Erdaushub. Dadurch, dass die untere Kollektorebene fast das Grundwasser berührt, erhöhe sich zudem die Wärmeleitfähigkeit - das verbessere den Wärmeaustausch.
Eine Besonderheit des kollektorbasierten KNW-Netzes ist die wissenschaftliche Begleitung und das Monitoring. Im Rahmen des Mitte 2025 abgeschlossenen Projektes "KWN-Opt" arbeiteten die Stadtwerke mit wissenschaftlichen Instituten zusammen – TH Nürnberg, TU Dresden, Universität Nürnberg-Erlangen. Zwei Start-ups, Enisyst und Consolinno, waren auch dabei.
Das Monitoring lief so ab: Bereits während der 2019 begonnenen Bauarbeiten waren überall im Gesamtsystem – in der Energiezentrale, an den Netzpumpen, Leitungen, Kollektoren sowie den Wärmepumpen in den Gebäuden – Sensoren angebracht worden, die in den folgenden Jahren die Energieströme überwachten. Ab 2020 kam weitere Messtechnik hinzu. Die erhobenen Daten wurden regelmäßig analysiert: Wie reagiert das Erdreich auf den Wärmeentzug? Welche Wechselwirkungen gibt es zwischen Erdreich und Anlage?
Die Ergebnisse sind sehr aufschlussreich.
Hendrik Faust
Leiter des Forschungsprojekts bei den Stadtwerken Bad Nauheim
Zusätzlicher Wärmegewinn
"Die Ergebnisse sind sehr aufschlussreich", sagt der Leiter des Forschungsprojektes bei den Stadtwerken, Hendrik Faust. Zum Beispiel arbeiten die Wärmepumpen in den Gebäuden sehr effizient: Ihre Jahresarbeitszahl lag bei durchschnittlich 4,3. Das spreche für das Trägermedium kalte Nahwärme, dem die Wärmepumpen Wärme entziehen. Ein ganz zentraler Punkt ist der Wärmezugewinn durch das kalte Wärmenetz. "Wir werden oft gefragt, warum die Verteilleitungsrohre nicht isoliert sind. Das hat den einfachen Grund, dass keine Wärmeverluste auftreten. Im Gegenteil: Durch den direkten Kontakt zum Erdreich gewinnen wir sogar zusätzliche Wärme."
Und zwar eine ganze Menge, wie sich im Forschungsprojekt nachweisen ließ: Das KNW-Netz stellt 50 bis 60 Prozent der Wärme bereit, rund 1,2 Gigawattstunden (GWh) jährlich. Der Erdwärmekollektor selbst erzeugt 1,1 GWh. Zusammen sind es 2,3 GWh – ausreichend, um den jährlichen Wärmebedarf der Siedlung zu 100 Prozent abzudecken. Im Sommer können die 140 Gebäude zudem natürlich gekühlt werden. Nur im letzten Winter kam die Anlage an ihre Grenzen. Die Temperaturen im System sanken im Februar 2026 auf unter Null Grad Celsius. Die Versorgungsicherheit war dadurch aber nicht gefährdet.
Zentrales Ergebnis von "KNW-Opt": Kalte Nahwärme mit einer Großkollektoranlage funktioniert. Die wissenschaftliche Begleitung sieht Faust sehr positiv. Die Partner aus der Forschung hätten viel Expertise bei Auswertung und Interpretation der Monitoring-Daten eingebracht. "Die Auswertungen halfen uns sehr, das kalte Wärmenetz in Verbindung mit einem Großkollektor besser zu verstehen." Solche Datenanalysen ebneten den Weg zu gezielten Optimierungen im Betrieb, was gerade beim Betreten von technischem Neuland wie bei diesem Projekt ein wichtiger Punkt sei.
So konnte zum Beispiel bereits der Durchfluss zur Senkung des Netzpumpenstromverbrauchs angepasst werden. Im Projekt wurde auch ein Simulationstool entwickelt und validiert. "Damit lassen sich solche Anlagen nun bereits in der Planungsphase entsprechend vordimensionieren", erklärt Faust. Aus der Entwicklung des Tools ist ein Start-up hervorgegangen: Vicus Software, eine Ausgründung des Instituts für Bauklimatik der TU Dresden.
Wir werden beide von den Erfahrungen des anderen profitieren.
Thorsten Reichel
Geschäftsführer Stadtwerke Bad Nauheim
Folgeprojekt mit Zwilling
Das Neubaugebiet "Bad Nauheim Süd" steht weiter unter wissenschaftlicher Beobachtung, denn es ist nun Teil eines zweiten, 2025 gestarteten Forschungsprojektes. Im Rahmen von "KNW-Opt II" wird eine Art Blaupause für andere Stadtwerke entwickelt, die ähnliche Projekte planen. Zum Einsatz kommt ein digitaler Zwilling, der in Echtzeit Messdaten von allen Anlagekomponenten liefern soll. Zudem entsteht ein Planungsleitfaden – die Anleitung für den Bau eines kollektorbasierten kalten Nahwärmenetzes an einem beliebigen Ort.
Beim Folgeprojekt sind auch die Stadtwerke Soest aus Westfalen dabei, die eine eigene Anlage bauen. "Wir werden beide von den Erfahrungen des anderen profitieren", sagt Thorsten Reichel, Geschäftsführer der Stadtwerke Bad Nauheim. Vernetzung sei ein wichtiges Thema: Im April fand das erste Forum für kalte Nahwärme anlässlich der Berliner Energietage statt, im Herbst folgt auf dem Geothermiekongress in Potsdam das nächste.
Dieses Format soll dem Austausch und dem Wissenstransfer dienen. Die Technologie könne nach fünf Jahren Laufzeit "mit gutem Gewissen" weiterempfohlen werden. Kalte Nahwärme in dieser Form sei definitiv ein Baustein zur Dekarbonisierung des Gebäudesektors. Ob das Konzept auch für den Bestand geeignet ist? Das untersuchen die Stadtwerke Bad Nauheim zusammen mit der Technischen Hochschule Mittelhessen in einem weiteren Forschungsprojekt, das im März begann.
Bei den Einzelbeiträgen der beiden Kollektorebenen kamen interessante Zahlen heraus: 57 Prozent der 1,1 GWh Entzugsleistung kommen von der unteren Ebene in drei Metern Tiefe und 43 Prozent von der oberen in 1,5 Metern Tiefe. Bei der bereitgestellten Kälte – 237 MWh/a – kommen 78 Prozent aus der unteren Kollektorebene.
