Wärme aus Kälte

Die neue Hochtemperatur-Wärmepumpe soll im November 2022 in Betrieb gehen und künftig etwa 55 Gigawattstunden (GWh) Wärme pro Jahr erzeugen. Damit können in den Sommermonaten rund 30.000 Haushalte mit Warmwasser sowie 3.000 Haushalte im Winter mit Wärme versorgt werden. Dadurch lassen sich jährlich rund 6.500 Tonnen CO₂ einsparen. Zudem erfüllt die neue Wärmepumpe eine Leuchtturm-Funktion, denn sie ist die erste Ihrer Art, welche unter Realbedingungen erprobt wird.

Die Wärmepumpe wird damit in gewisser Weise auch ein Teil von Deutschlands größtem Fernkältenetz, welches seit 25 Jahren rund 12.000 Büros, 1.000 Wohnungen und Kultureinrichtungen mit lokal erzeugter Kälte versorgt. Das Prinzip funktioniert folgender Maßen: Das Kältenetz beliefert die angeschlossenen Gebäude zur Kühlung ganzjährig mit 6 Grad Celsius kaltem Wasser. Dieses kühlt die Gebäude herunter und nimmt dabei selbst Wärme auf, wodurch sich das Wasser auf rund 12 Grad Celsius erwärmt, und zur Kältezentrale zurückgeleitet wird. Dort angekommen wird in zwei Kühlwasserkreisläufen über Wärmetauscher und Verdichter ein Kältemittel zum Verdampfen gebracht, danach muss es in Kühltürmen abkühlen, bis es wieder als Kühlwasser zur Verfügung steht.

Dies ändert sich durch die neue Hochtemperatur-Wärmepumpe, denn sie nutzt die in der Kältezentrale entstehende Abwärme aus dem Kühlwasser als Wärmequelle. Dabei erhitzt sie mittels Strom und einem neuartigen, umweltfreundlichen Kältemittel die Temperatur der Restwärme aus der Kältezentrale auf ein Niveau von 120 Grad Celsius. Die so erzeugte Wärme fließt anschließend ohne Umwege direkt in das Stadtwärmenetz und versorgt das angeschlossene Stadtquartier gleichzeitig mit umweltschonender Wärme. Damit ermöglicht der Einsatz der Wärmepumpe eine erhebliche Reduktion der Wärmeabgabe an die Umgebung und eine zusätzliche Wärmebereitstellung für das Stadtwärmenetz von jährlich etwa 55 GWh bei einer jährlichen Einsparung von 120.000 Kubikmetern Kühlwasser.

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms gefördert. Ziel des Pilotprojekts ist die Ableitung belastbarer Aussagen zum technisch-wirtschaftlichen Potential der Wärmeerzeugung durch Groß- und Hochtemperaturwärmepumpen.