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Wie technologische Innovation und wirtschaftliche Transformation zusammenfinden
Eine grobe, aber belastbare Zuordnung der Endenergieverbräuche auf die Quartiersebene zeigt die Größenordnung des Hebels: Auf Basis der Energiebilanzen der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB) für 2023 wurden die Sektoren private Haushalte und Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD) vollständig dem Quartier zugerechnet, Industrie ausgenommen und im Verkehr pauschal 10 % des Pkw-Straßenverkehrs als quartiersnaher Bedarf angesetzt.
Aus dieser Zuordnung ergibt sich, dass rund 43 % des deutschen Endenergiebedarfs 2023 quartiersbezogen sind (Bild 1).
Dieser quartiersbezogene Anteil ist aber noch unterschätzt: Ca. 16 % der PKW-Fahrleistung verteilt sich auf Strecken < 10 km und ÖPNV-Schienenverkehr ist nicht angerechnet /2/, ebenso sind kleingewerbliche Verbräuche nicht berücksichtigt (Sektor Industrie).
Auch wenn diese Methodik bewusst vereinfachend ist, verdeutlicht sie zweierlei: Erstens liegt ein erheblicher Anteil des Energieverbrauchs in direkt gestaltbaren, lokal verankerten Strukturen, d. h. Gebäuden, Nahwärmenetzen, dezentralen Erzeugern und quartiersnaher Mobilität. Zweitens eröffnet die Quartiersebene die Chance, technologische Innovation (z. B. Wärmepumpen, Abwärmenutzung, Solarthermie, intelligente Netze) mit systemischen Lösungen (Lastmanagement, Sektorkopplung, Geschäftsmodelle, Beteiligung) zu verknüpfen und so Wirkung zu skalieren. Quartiere sind daher der zentrale Umsetzungsraum, in dem Wärmetechnologien, Netze und Mobilität systemisch zusammengeführt werden.
Was macht ein Quartier aus?
Unter einem Quartier wird räumlich ein abgegrenzter Teil einer Stadt oder Gemeinde mit überschaubarer Ausdehnung verstanden. Diese Maßstabsebene ist groß genug, um Infrastrukturen gemeinsam zu denken, und klein genug, um Maßnahmen konkret umzusetzen.
Städtebaulich ist das Quartier funktional gemischt: Wohnen, Gewerbe und öffentliche Einrichtungen liegen nahe beieinander. Aus dieser Nutzungsmischung entstehen typische Tages- und Wochenprofile von Wärme-, Strom- und Mobilitätsbedarf, welche eine wesentliche Grundlage für effiziente Versorgungs- und Netzkonzepte darstellen.
Architektonisch und baulich ist das Quartier durch heterogene Gebäudetypen und Baualtersklassen geprägt. Unterschiedliche Hüllenstandards, Anlagentechnik und Sanierungsstände bedingen sehr verschiedene Lastgänge und Sanierungsoptionen. Genau hier entstehen Synergien durch Bündelung (z. B. serielle Sanierung, gebäudeübergreifende Wärmeversorgung, gemeinsame Wärme-, Kälte- und Stromspeicher).
Sozial und gesellschaftlich wird das Quartier durch seine Bewohnerschaft, Eigentums- und Nutzungsstrukturen bestimmt. Akzeptanz, Teilhabe und Verteilungseffekte spielen eine zentrale Rolle für die Umsetzung: Beteiligungsprozesse, passende Contracting-Modelle und soziale Ausgleichsmechanismen entscheiden oft über Tempo und Tiefe der Transformation. Ökologisch bzw. energetisch bietet das Quartier konkrete Hebel zur CO₂-Minderung. Die Nutzung lokaler erneuerbarer Energien (PV, Solarthermie, Umwelt-/Abwasser-/Abwärme und Geothermie), Sektorenkopplung von Wärme, Strom und Mobilität, Niedertemperatur-Wärmenetze, Flexibilisierung durch Speicher sowie last- und netzdienliches Management.
In der Summe ist das Quartier eine integrierte Handlungsebene, auf der räumliche, funktionale, bauliche, soziale und energetische Aspekte zusammengeführt werden. Damit ist es der Ort, an dem technologische Innovation und wirtschaftliche Transformation praktisch zusammenfinden.
Quartiersprojekte unterliegen einer engen Regulatorik. Die kommunale Wärmeplanung nach Wärmeplanungsgesetz (WPG) setzt den strategischen Rahmen, das Gebäudeenergiegesetz (GEG) auf nationaler und die European Performance of Buildings Directive EPBD auf europäischer Ebene definieren Anforderungen an Gebäude, Effizienz und erneuerbare Wärme. Hinzu kommen planungsrechtliche Ebenen (z. B. BauGB, BauNVO, LBO und weitere), die über Dichte, Nutzungsmischung, Genehmigungen und Erschließung entscheiden. Für die Umsetzung bedeutet das: Nur, wenn planerische Instrumente und technische Lösungen früh miteinander verzahnt werden, entstehen robuste Transformationspfade – etwa durch städtebauliche Verträge, Quartierslösungen im Bebauungsplan oder Anschluss- und Benutzungsregelungen für Wärmenetze.
Darüber hinaus sind Rahmenbedingungen ökonomisch komplex und volatil. Energiepreisniveaus und das europäische Emissionshandelssystem 1 (EU-ETS1) sowie das künftige EU-ETS2 für Gebäude und Verkehr (nach aktueller Beschlusslage ab 01. 01. 2028 /3/) beeinflussen Betriebskosten und Investitionsrechnungen.
Gleichzeitig prägen Förderkulissen wie BEG (Gebäude) und BEW (Wärmenetze) die Kapitalisierung von Projekten, während klassische Hürden (z. B. Mieter-Vermieter-Dilemma, unterschiedliche Investitionszyklen von Hülle, Erzeugung und Netzinfrastruktur) koordiniert gelöst werden müssen. Soziale Faktoren entscheiden über Tempo und Tiefe der Transformation.
Quartiere sind sehr heterogen: Einkommensunterschiede, Eigentumsstrukturen und regionale Unterschiede treffen aufeinander. Während im urbanen Kontext Wohnungsmangel häufig ein drängendes Problem ist, existiert auf dem Land oft Leerstand, da Menschen u. a. wegen der Arbeitsplatzsituation abwandern. Außerdem ist die Sanierung des Altbaubestandes aufgrund niedriger Immobilienwerte unwirtschaftlicher als im urbanen Kontext. Damit rücken Akzeptanz, Teilhabe und Verteilungsgerechtigkeit in den Mittelpunkt. Transparente Kosten-/Nutzenmodelle, sozial flankierte Förderkulisse und Tarife, niedrigschwellige Beteiligung und sichtbare Komfortgewinne (Lärm, Luft, Mikroklima) sind ausschlaggebend. Dafür werden im Folgenden einige konkrete Beispiele dargestellt.
Integriertes Energiekonzept für ein innerstädtisches denkmalgeschütztes Quartier
Im Rahmen des KfW Förderprogramms Energetische Stadtsanierung (KfW 432) wurde das integrierte Quartierskonzept für die 1,5 ha große, zentral in der Würzburger Innenstadt gelegene, denkmalgeschützte Liegenschaft der Kongregation der Schwestern des Erlösers derart erarbeitet und umgesetzt, dass Energietechnik, Baukultur und Mobilität zusammenwirken.
Im Bereich der Energietechnik wurden denkmalgeeignete Effizienzmaßnahmen sowie ein baukörperübergreifendes Gebäudenetz auf Basis eines Erdwärmesondenfeldes als zentrale Grundlage für eine zukünftige Wärme- und Kälteversorgung erarbeitet. Die Anlage ist auf den Kältebedarf ausgelegt.
Abwärme aus der Kühlung wird saisonal im Untergrund zwischengespeichert und steht im Winter als regenerierte Wärmequelle zur Verfügung. Die Wärme-/Kältebilanz ist ausgeglichen, die urbane Wärmeblase soll „geerntet“ werden. Durch die verlässliche Kühlung konnten die bisher ungenutzten obersten Geschosse durch den Einsatz von Heiz- und Kühldecken erschlossen werden und zeigten wie urbane Nachverdichtung ohne Komforteinbußen möglich ist.
Nach Bewertung der lokalen solaren Potenziale, umfangreichen Abstimmungen mit dem Denkmalschutzamt und einer Kooperation zur Erstellung eines kommunalen Denkmalschutzkonzeptes konnte im sensiblen Denkmalschutzbereich mit höchsten ästhetischen Ansprüchen eine großflächige PV-Anlage mit 19.000 gebäudeintegrierten Photovoltaikziegeln umgesetzt werden. Der lokal erzeugte Strom wird nahezu vollständig vor Ort im Quartier verbraucht, wo der Strombedarf auftritt, und entlastet so das Netz. Das Projekt gilt als Leuchtturm für BIPV-Lösungen in sensiblen Beständen und hat, nach zahlreichen Abstimmungen mit dem Denkmalschutz, Musterprozesse geschaffen, die den Marktzugang für Hersteller, Planer und Handwerk europaweit erleichtern. Im Bereich der Mobilität wurden nach großflächiger Entsiegelung des Innenhofs unter Wegfall von 90 % der Parkplätze ein begleitender Partizipationsprozess (Workshops, Infoformate) angestoßen und konkrete Angebote wie z. B. Fahrradleasing und vergünstigte ÖPNV-Tickets erarbeitet, um Alternativen zum Pkw zu schaffen. Das nachgelagerte Mobilitätsmonitoring zeigte, dass der PKW-Anteil an der Quartiersmobilität von zuvor 95 % auf 22 % sank. Heute entfallen 66 % auf den ÖPNV und 12 % auf das Fahrrad. Diese Verschiebung reduziert Energie- und Flächenverbrauch, schafft einen lebenswerten Innenhof im urbanen Bereich mit hoher Aufenthaltsqualität und verbessert die lokale Luft- und Lärmbilanz.
Das Zusammenspiel aus passgenauen Energieeffizienzmaßnahmen, Hebung von Umweltwärmepotenzialen, BIPV-Wertschöpfung und verkehrsbezogenen Dienstleistungen schafft Aufträge für regionale Unternehmen, qualifiziert Fachkräfte und senkt laufende Energiekosten. Gleichzeitig entsteht übertragbares Know-how (Genehmigung, Technik, direkter Beitrag, Energieforschung in skalierbare, wettbewerbsfähige Lösungen für den Wirtschaftsstandort Deutschland zu übersetzen.
Serielle Sanierung im Einfamilienhausbereich ermöglichen
Die serielle Sanierung (Bild 2) – also die energetische Sanierung von Gebäuden mit abseits der Baustelle vorgefertigten Bauteilen – gewinnt in Deutschland vor allem im Bereich der Mehrfamilienhäuser an Dynamik. Für Einfamilienhäuser hingegen befindet sich der Ansatz in der Pilotphase.
Hier liegt ein großes Potenzial: Rund 13 Mio. Einfamilienhäuser sind grundsätzlich für serielle Teil- oder Komplettsanierungen geeignet. Rund 2,6 Mio. Gebäude erscheinen schon heute, das heißt mit dem aktuellen Produktportfolio und Kostenniveau, als adressierbar.
Eine Forschungsfrage des IZES – Institut für ZukunftsEnergie- und Stoffstromsysteme als Teil des Energiesprong-Teams Deutschland lautet daher, wie serielle Sanierung zu einem attraktiven Angebot für mehr Eigentümerinnen und Eigentümer von Einfamilienhäusern werden kann als heute. Um die Branche hierbei zu unterstützen, untersucht das Forschungsinstitut u. a., welche Eigenschaften eines solchen Angebots für potenzielle Kundinnen und Kunden besonders entscheidungsrelevant sind.
Zum Einsatz kommt das Kano-Modell der Kundenzufriedenheit, das Anforderungen in drei Kategorien strukturiert: in Basis-, Leistungs- und Begeisterungsmerkmale /4/. Dieses Vorgehen ermöglicht es, zentrale Erwartungen zu identifizieren und darauf aufbauend Produkt- und Prozessmerkmale so zu gestalten, dass sie einen möglichst hohen Kundennutzen bieten.
Auf dieser Grundlage können serielle Sanierungslösungen gezielt an die Bedürfnisse von Eigentümerhaushalten angepasst und zugleich kosteneffizient weiterentwickelt werden. Langfristiges Ziel ist es, Sanierungspotenziale im Einfamilienhausbestand zu erschließen und damit Wertschöpfung im deutschen Bau- und Energiesektor zu generieren und Treibhausgasemissionen zu senken.
Transformation bestehender Wärmenetze für die Wärmewende im Quartier
Im Projekt CoolDown des Fraunhofer Instituts für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE werden systemische Innovationen erforscht, um bestehende Fern- und Nahwärmenetze fit für die Wärmewende im Quartier zu machen. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie heute meist hochtemperaturige Netze so weiterentwickelt werden können, dass sie effizienter arbeiten, erneuerbare Wärmequellen integrieren und gleichzeitig für Versorger und Nutzer wirtschaftlich tragfähig bleiben. Technische, ökonomische und soziale Aspekte werden dabei konsequent zusammen gedacht.
Aus energetischer Sicht liegt der Fokus auf der Absenkung der Rücklauftemperaturen, der Steigerung der Gesamteffizienz und der Reduktion von Netzverlusten. Dadurch können zunehmend erneuerbare und niedrigtemperierte Wärmequellen – etwa Umweltwärme, Abwärme oder große Wärmepumpen – in die Netze eingebunden werden. So entsteht Schritt für Schritt ein Wärmesystem, das den Energiebedarf im Quartier mit deutlich geringeren CO₂-Emissionen deckt.
Ökonomisch untersucht CoolDown, wie sich Betriebskosten senken und gleichzeitig Investitionssicherheit für Wohnungsunternehmen und Stadtwerke schaffen lassen. Eine wichtige Rolle spielen dabei neue digitale Geschäftsmodelle, etwa für optimierten Anlagenbetrieb, transparente Abrechnung oder flexible Tarifmodelle. Die benötigten Umbauten und Modernisierungen erzeugen zugleich regionale Wertschöpfung – insbesondere im Sanitär-, Heizungs- und Klimahandwerk sowie im Hoch- und Tiefbau.
Erfolgreich ist die Transformation der Wärmenetze jedoch nur, wenn sie von den beteiligten Akteuren mitgetragen wird. Daher umfasst das Projekt auch soziale Innovationen: die systematische Einbindung von Wohnungswirtschaft, Stadtwerken, Handwerksbetrieben und Nutzenden, praxisorientierte Schulungen sowie Handreichungen für Planung, Betrieb und Nutzung. Die im Reallabor umgesetzten Lösungen erhöhen die Akzeptanz vor Ort und leisten einen Beitrag zur Fachkräftesicherung (Bild 3).
Übergeordnetes Ziel von CoolDown ist der Forschungstransfer in die Praxis: Quartierslösungen, die Energiepreise für die Nutzer senken, Versorgungssicherheit erhöhen und gleichzeitig lokale Wertschöpfung stärken – und damit direkt zur Wärmewende im Quartier und zur Wettbewerbsfähigkeit des Wirtschaftsstandorts Deutschland beitragen.
EnStadt.Pfaff: Entwicklung eines klimaneutralen Stadtquartiers
Auf dem 19 ha großen Gelände in Kaiserslautern, ehemaliger Produktionsstandort der Pfaff-Nähmaschinenfabrik, entsteht ein gemischt genutztes Stadtquartier mit rund 2.000 Bewohnerinnen und Bewohnern sowie bis zu 3.500 Arbeitplätzen.
Im Projekt Reallabor EnStadt.Pfaff zeigt ein Konsortium aus acht Partnern unter Leitung der Stadtverwaltung Kaiserslautern, mit wissenschaftlicher Koordination durch das Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme ISE und weiterer Beteiligung des Fraunhofer-Instituts für Experimentelles Software Engineering IESE, wie Klimaneutralität auf Quartiersebene praktisch erreicht werden kann. Das Vorhaben wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie finanziert und verbindet städtebauliche Entwicklung mit Energie-, Mobilitäts- und Digitalisierungslösungen.
In einer ersten Phase wurde ein integriertes Konzept für ein klimaneutrales Quartier erarbeitet, das Energieversorgung, Mobilität und digitale Infrastruktur gemeinsam denkt. Herzstück ist ein klimaneutrales Energiekonzept mit agentenbasiertem Energiemanagement, das Erzeugung, Speicher und Verbrauch im Quartier intelligent koordiniert. In einem „Living Lab“ werden dazu Technologien wie PV-Fassaden, Batteriespeicher, Abwärmenutzung, innovative Lüftungsanlagen sowie Smart-Home-Lösungen entwickelt, demonstriert und im realen Betrieb erprobt.
Ergänzend dazu setzt das Projekt auf bauliche und gebäudetechnische Innovationen, etwa fensterintegrierte Lüftungssysteme und ein Parkhaus in Holzbauweise. Im Bereich Mobilität werden ein quartiersbezogenes Mobilitätskonzept mit Mobilitätsstationen und das bidirektionale Laden von Elektrofahrzeugen umgesetzt. Letzteres ermöglicht es, Fahrzeugbatterien zeitweise als flexible Speicher im Quartiersenergiesystem zu nutzen. Smarte Lichtmasten und digitale Services für das Quartier bilden die Basis für neue, datenbasierte Anwendungen, die von Komfort- und Sicherheitsfunktionen bis hin zu optimiertem Energiemanagement reichen.
Eine sozialwissenschaftliche Begleitung untersucht zudem Akzeptanz, zukünftige Bedürfnisse und Quartiersentwicklungsprozesse. So fließen Erfahrungen und Rückmeldungen der späteren Nutzerinnen und Nutzer direkt in die Weiterentwicklung der Lösungen ein.
EnStadt:Pfaff zeigt damit nicht nur, wie systemische Innovationen in den Bereichen Energie, Gebäude, Mobilität und Digitalisierung aussehen können, sondern vor allem, wie sie tatsächlich in die Umsetzung gebracht werden. Ziel ist es, neue Technologien unter realen Bedingungen zu erproben, in praxistaugliche Produkte und Dienstleistungen zu überführen und so nachhaltige Wertschöpfung vor Ort und übertragbare Lösungen für weitere Bestandsquartiere in Deutschland zu schaffen.
Planung, Umsetzung und Betrieb von Großwärmepumpen in Fernwärmenetzen
Im Reallabor „Großwärmepumpen: Planung, Umsetzung und Betrieb in Fernwärmenetzen“ wird untersucht, wie Großwärmepumpen (GWP) als zentrale Bausteine einer treibhausgasarmen Wärmeversorgung in bestehende Hochtemperatur-Fernwärmesysteme integriert werden können. Technologisch steht der Nachweis im Fokus, dass auch mit erneuerbaren Wärmequellen stabile Netztemperaturen im Bereich von 80 bis 95 °C zuverlässig bereitgestellt werden können, welche eine zentrale Voraussetzung für die Versorgung von Bestandsgebäuden darstellen. Gleichzeitig werden Konzepte zur Multiquellen-Integration entwickelt: Großwärmepumpen sollen Abwärme aus Industrie und Kraftwerken, Wärme aus Flusswasser, solarthermische Anlagen und weitere Quellen bündeln und auf zweistellige Megawattleistungen skalieren.
Neben der Technik adressiert das Projekt gezielt die systemischen Rahmenbedingungen. Dazu gehören wirtschaftliche und regulatorische Analysen zum Einsatz von Großwärmepumpen in Fernwärmenetzen, aus denen gemeinsam mit dem AGFW Energieeffizienzverband für Wärme, Kälte und KWK e. V. ein Praxisleitfaden für Stadtwerke und Versorger erarbeitet wird. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung und Erprobung von Betriebskonzepten, insbesondere wenn Großwärmepumpen im Verbund mit Kraftwerken betrieben werden und damit Strom- und Wärmesektor koppeln. Hierbei wird auch die Rolle von Großwärmepumpen im Energiesystem Deutschlands analysiert. Dazu gehört etwa ihr Beitrag zur Bereitstellung von Flexibilität, zur Integration erneuerbarer Energien und zur netzdienlichen Fahrweise.
Ziel des Reallabors ist die Weiterentwicklung und Skalierung verfügbarer Technologien in großem Maßstab, ihre Praxistauglichkeit unter realen Bedingungen zu belegen und so Investitionssicherheit für Versorgungsunternehmen zu schaffen. Damit leistet das Projekt nicht nur einen Beitrag zur Dekarbonisierung der Fernwärme, sondern erschließt auch neue Märkte für Anlagenbau, Komponentenhersteller und Dienstleister in Deutschland. Erfolgreich demonstrierte Lösungen können darüber hinaus exportiert werden – ein wichtiger Baustein, um Energieforschung in internationale Wettbewerbsfähigkeit und zusätzliche Wertschöpfung für den Wirtschaftsstandort Deutschland zu übersetzen.
Fazit
Die Wärmewende im Quartier kann eine unmittelbare wirtschaftliche Wirkung vor Ort entfalten. Investitionen in Dämmung, Fenster, Heizungssysteme, Nahwärmenetze und digitale Regelungstechnik fördern Resilienz, denn sie tragen zu niedrigeren und langfristig stabileren Heizkosten und stabileren Energiekosten bei Haushalten und Unternehmen bei. Häufig erhöhen sich außerdem Wohnkomfort und Aufenthaltsqualität, wodurch Standorte ihre Attraktivität erhalten bzw. steigern können.
Darüber hinaus entstehen starke indirekte Wertschöpfungseffekte entlang der gesamten Kette von Planung, Bau und Betrieb. Das Handwerk profitiert durch eine dauerhaft hohe Nachfrage in Bau- und Ausbaugewerken. Tiefbauunternehmen, Holzbau- und Fertighaushersteller können durch serielle und standardisierte Lösungen ihre Produktivität steigern. Ingenieur- und Planungsbüros sind gefragt für kommunale Wärmeplanung, Energieberatung, TGA-Planung und Monitoring. Auf Hersteller-, Industrie- und Logistikseite sorgen Wärmepumpen, hoch effiziente Gebäudehüllen, Mess-, Steuer- und Regeltechnik sowie digitale Plattformen für Nachfrageimpulse insbesondere im Maschinenbau, der Baustoffindustrie und der Elektroindustrie. Ergänzend entstehen neue Dienstleistungsangebote in Finanzierung, Contracting und Facility Management, die die Umsetzung und den Betrieb der Lösungen absichern.
Damit wird die Wärmewende im Quartier zu einem ökonomischen Multiplikator: Investitionen in Effizienz und Systemtechnik erzeugen wirtschaftliche Mehrwerte durch Wertschöpfung in vor- oder nachgelagerten Bereichen über die reine Betriebskostensenkung hinaus. Die Transformation der Quartierswärmeversorgung ist daher nicht nur eine zentrale Klimaschutzmaßnahme, sondern zugleich ein regionaler Konjunkturmotor mit Multiplikatoreffekt – gerade, weil sie sichtbar im Alltag der Menschen ankommt, Akzeptanz vor Ort stärkt und lokale sowie nationale Wettbewerbsfähigkeit gleichermaßen unterstützt.
Der Beitrag erschien zuerst im Tagungsband des ForschungsVerbunds Erneuerbare Energien: „FVEE-Themen 2025 — Energieforschung für den Wirtschaftsstandort
Deutschland“
kurzlinks.de/g43o
Literaturhinweise
/1/ AG Energiebilanzen, Auswertungstabellen zur Energiebilanz Deutschland, Stand 02/2025
/2/ infas, DLR, IVT und infas 360 (2018): Mobilität in Deutschland (im Auftrag des BMVI)
/3/ Online: www.dehst.de/SharedDocs/news/DE/ euets2-verschiebung.html
/4/ Matzler, K., Bailom, F. (2004). Messung von Kundenzufriedenheit. In: Hinterhuber, H. H., Matzler, K. (eds) Kundenorientierte Unternehmensführung. Gabler Verlag, Wiesbaden.Online: doi.org/10.1007/978-3-663-07659-9_13
Dr. Katherina Grashof
Dr. Dietrich Schmidt
Dr. Bastian Büttner
Dr. Annette Steingrube
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