Großwärmepumpen: Wärme aus Wasser für klimafreundliches Heizen

An der dänischen Nordseeküste steht die derzeit größte Meerwasserwärmepumpe der Welt. Durch meterdicke Rohre werden dort pro Sekunde 4000 Liter Meerwasser in einen schwarzen Kasten im Esbjerger Hafen gepumpt. Mit 60 bis 70 Megawatt (MW) Heizleistung versorgt die Pumpe 25.000 Haushalte über ein Fernwärmenetz mit 90 Grad Celsius heißem Wasser.

Das Arbeitsprinzip der von MAN Energy Solutions gebauten Anlage ist simpel, aber wirkungsvoll: Zunächst kühlt sie das eingepumpte Wasser um zwei bis drei Grad ab, bevor es wieder in die Nordsee zurückfließt. Die kleine Temperaturdifferenz genügt, um im Inneren der Anlage flüssiges Kohlendioxid verdampfen zu lassen. Wird das Gas daraufhin mit Kompressionspumpen verdichtet, heizt es sich stark auf. Die entstehende Wärme lässt sich über einen Wärmetauscher auf Wasser übertragen, das – 90 Grad warm – ins Wärmenetz eingespeist wird. Derweil gelangt das CO2, in einem Kondensator wieder verflüssigt, über ein Expansionsventil zurück zum Anfang des geschlossenen Kreislaufs. So lassen sich aus jeder Kilowattstunde Strom für den Betrieb der Wärmepumpe 2,8 Kilowattstunden Wärme gewinnen – also fast die dreifache Energiemenge.

„Die Wärmepumpe in Esbjerg zählt zu den größten Anlagen ihrer Art“,

sagt Fabian Ahrendts von der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG. Mit seinem Team verfolgt er die Entwicklungen von Großwärmepumpen und analysiert die physikalisch möglichen und wirtschaftlich sinnvollen Einsatzfelder vom Fernwärmenetz bis zu Industrieprozessen bei Temperaturen weit oberhalb von 90 Grad. Trotz des immer gleichen Prinzips des Wärmepumpenkreislaufs gibt es mittlerweile zahlreiche Varianten. Je nach Leistung, Temperaturbereich und genutzter Wärmequelle kommen neben Kohlendioxid auch andere Kältemittel wie Ammoniak oder Butangas zum Einsatz. Und für die Kompression des Gases dienen mal Schrauben-, mal Kolben- und mal Turboverdichter.

Köln will mit Wasser aus dem Rhein heizen

So variantenreich die Technik der Großwärmepumpen, so vielfältig sind die Projekte. „Kommunen zeigen sich immer neugieriger...

Lesen Sie den gesamten Beitrag kostenfrei auf neue energie - Großwärmepumpen: Wärme aus Wasser für klimafreundliches Heizen.