Esbjerg: Meerwasser für Wärmepumpe und Wärmenetz
Eine Wärmepumpe versorgt im dänischen Esbjerg 100.000 Menschen mit nachhaltig bereitgestellter Wärme. Diese kommt nicht etwa aus der Luft, sondern direkt aus der Nordsee. Das Meerwasser ist im Winter deutlich wärmer als die Außenluft und damit sehr wertvoll für die Wärmepumpe. Ein Konzept, das sich bei entsprechenden Voraussetzungen auch hierzulande lohnen könnte.
Wärmepumpe nutzt Umweltenergie aus der Nordsee
Im dänischen Esbjerg gingen kürzlich die größten Meerwasser-Wärmepumpen der Welt in Betrieb. Sie entziehen der Nordsee jede Sekunde rund 4.000 Liter Wasser, um dieses um wenige Grad Celsius abzukühlen. Die Wärme geht dabei auf ein natürliches Kältemittel (CO2) über, das dabei verdampft. Verdichter bringen das Medium im Anschluss auf einen Druck von 120 bar und damit auf ausreichend hohe Temperaturen, um das angebundene Fernwärmenetz zu speisen.
Die wichtigsten Fakten im Überblick: Die Wärmepumpen für Meerwasser in Esbjerg erreichen zusammen eine Leistung von rund 70 Megawatt und damit 4.375-mal mehr als eine übliche Einfamilienhaus-Wärmepumpe. Sie produzieren pro Kilowattstunde Strom etwa drei Kilowattstunden Wärme und bekommen Unterstützung von einem 60 Megawatt starken Holzhackschnitzel-Kessel. Zur Absicherung der Spitzenlast ist außerdem ein schnell regelbarer Elektrokessel mit 40 Megawatt Leistung vorhanden. Die Gesamtanlage ersetzte damit ein stillgelegtes Kohlekraftwerk und spart jährlich rund 120.000 Tonnen CO2 ein.
Meerwasser-Wärmepumpen in Esbjerg rundum nachhaltig
Die Meerwasser-Wärmepumpen in Esbjerg funktionieren genau wie eine typische Luft- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpe hierzulande. Das Besondere dabei ist allerdings, dass Meerwasser ganzjährig hohe Temperaturen aufweist. Selbst im Winter, wenn die Wassertemperatur auf etwa vier Grad Celsius absinkt, lässt sich daraus noch effizient Wärme gewinnen. Damit das auch umweltschonend möglich ist, kommt der Strom aus einem nahe gelegenen Windpark.
Natürliches Kältemittel für das sensible Ökosystem
Besonders ist nicht nur die Leistung der Meerwasser-Wärmepumpen in Esbjerg. Auch die Technik selbst ist zukunftsweisend. So setzt die Anlage mit CO2 auf ein natürliches Kältemittel mit einem geringen Treibhauspotenzial. Das Medium ist umweltschonend und gemacht für den Einsatz im sensiblen dänischen Wattenmeer. Hinzu kommt ein ölfreier Verdichter, der nicht nur umweltfreundlich, sondern auch wartungsarm arbeitet. Vor allem letzteres gewährleistet einen zuverlässigen Schutz vor Störungen oder technisch bedingten Ausfällen.
Verteilung über Fernwärme an tausende Haushalte
Voraussetzung für ein solches Projekt ist ein bestehendes Nah- oder Fernwärmenetz. Denn nur darüber lässt sich die zentral bereitgestellte Wärme an bis zu 25.000 Haushalte verteilen. Im dänischen Esbjerg ersetzen die Meerwasser-Wärmepumpen ein altes Kohlekraftwerk am Fernwärmenetz. Die Maßnahme brachte damit gleich mehrere Vorteile: Zum einen bleibt die Energieversorgung auf Dauer bezahlbar. Die Luftqualität ist sofort besser und auch die Abhängigkeit von anderen Regionen oder Staaten sinkt, da der Verbrauch an Kohle mit der Meerwasser-Wärmepumpe in Esbjerg geringer ist.
Bis zu 90 Grad Celsius heißes Wasser im Vorlauf möglich
Die Vorlauftemperatur ist dabei nicht begrenzt. So liefern die beiden Hochtemperatur-Wärmepumpen bei Bedarf mehr als 90 Grad Celsius heißes Wasser. Das genügt, um sämtliche Anforderungen im angebundenen Fernwärmenetz zu erfüllen und selbst Altbauten im Stadtgebiet zuverlässig mit Wärme zu versorgen.
Auch Flüsse und Seen für Wärmepumpen geeignet
Neben dem Meerwasser eignen sich grundsätzlich auch andere Gewässer für den Betrieb einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Infrage kommen etwa große Flüsse oder Seen, die ebenfalls ganzjährig hohe Temperaturen aufweisen. Dass die Abkühlung der Gewässer zu Umweltproblemen führt, glauben Experten wie Martin Pehnt vom Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (IFEU) hierzulande nicht. Denn die Gewässer würden durch den Klimawandel ohnehin häufig an einer gefährlichen Überwärmung leiden. Voraussetzung für eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Umsetzung ist jedoch eine individuelle Konzeptionierung und Prüfung. Bei dieser schätzen Experten die Auswirkung von Temperaturveränderungen und Strömungsmanipulationen ab, um Umweltprobleme sicher ausschließen zu können.
Erste Projekte in Deutschland bereits umgesetzt
Genau wie die Meerwasser-Wärmepumpe in Esbjerg gibt es auch in Deutschland Projekte, die Gewässer als Umweltwärmequelle nutzen. So befindet sich etwa eine der größten Flusswasser-Wärmepumpen Europas in Mannheim. Sie liefert 20 Megawatt Wärme und versorgt damit 3.500 Haushalte in der Umgebung. Weitere Projekte in Flensburg und Neustadt in Holstein sind geplant. Hier sollen in Zukunft Meerwasser-Wärmepumpen Teile der Küstenstädte versorgen.