Die Umgebungswärme des Flusswassers wird hierzulande noch kaum genutzt. Einer der wenigen Vorreiter ist Rosenheim in Bayern. Eine Studie kommt nun zu verblüffenden Ergebnissen. 

 

Die Münchner Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE) schätzt, dass 20 Prozent der Kommunen im Freistaat, vor allem solche an großen Flüssen, einen Großteil ihres Wärmebedarfs mit Flusswärmepumpen decken könnten. Theoretisch könnte so der komplette Wärmebedarf von Haushalten und Gewerbe in Bayern abgedeckt werden. Und der beträgt jährlich immerhin 142,5 Terawattstunden. Denn: Eine Absenkung der Wassertemperatur geeigneter Flüsse um 1,5 Grad Celsius könnte ein Potenzial von 171 TWh erzeugen, so die FfE. Die Ergebnisse der Studie „Wärmepumpen an Fließgewässern − Analyse des theoretischen Potenzials in Bayern“ werden nun Kommunen für ihre Wärmeplanung zur Verfügung gestellt.

Flusswasser eignet sich gut für Wärmepumpen aufgrund seiner hohen Energiedichte und konstanten Regeneration der Wassertemperatur. Wichtig ist, dass die Wassertemperatur immer über dem Gefrierpunkt bleibt, was bei großen Flüssen leichter zu gewährleisten ist. Zukünftig könnte weniger Wasser durch den Klimawandel verfügbar sein, weshalb eine zusätzliche Sicherheitsmarge berücksichtigt werden sollte. Dennoch können Flusswärmepumpen an Orten mit bestehender Infrastruktur für Wasserentnahme installiert werden, besonders an Wasserkraftwerken in städtischen Gebieten.

Rosenheim als Vorreiter
 Eine der bayerischen Kommunen, die bereits Flusswärme nutzen, ist Rosenheim. Doch hier sind die Voraussetzungen besonders. „Wir sind hier an einem kleineren Gewässer, das aber von einem größeren − einem Kanal − abzweigt. Und von diesem Kanal zweigt es wieder und wieder ab“, erklärt Götz Brühl, Geschäftsführer der Stadtwerke Rosenheim (SWRO). Mit Blick auf die Studie meint er, dass es in diesem Sinne viel mehr Potenzial gebe als ausgewiesen. Und: „Aus meiner Sicht kann es nicht das Ziel sein, eine hundertprozentige Abdeckung mit Wärmepumpen zu erreichen, sondern sie als einen Teil eines Wärmeerzeugungssystems einzusetzen. Der andere Teil können zum Beispiel Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmespeicher sein, weil sich das natürlich wunderbar ergänzt.“ Und genau diese Kombination nutzt Rosenheim.
 Denn die Wärmepumpe und damit die Flusswärme wird vor allem dann genutzt, wenn der Strompreis niedrig ist. „Wir leben davon, dass wir die jeweils beste Komponente wählen können, sei es die Wärme aus dem Speicher, aus der Kraft-Wärme-Kopplung, aus dem Heizkessel, aus der Wärmepumpe und damit aus erneuerbarer Wärme. Mit dieser Optionalität zu spielen, ist für uns eigentlich das A und O“, sagt Brühl.
 
In Rosenheim arbeiten drei Wärmepumpen von Johnson Controls mit einer Leistung von je 1,5 MW. Sie laufen mit Ammoniak als Kältemittel. Der COP, also die Leistungszahl, liegt je nach Temperatur der Wärmequelle zwischen 2,5 und 3. Die Wärmepumpen können fast 90 Grad heißes Wasser einspeisen. Das ist vor allem im Winter wichtig, wenn die Temperaturen niedrig sind. „Im Sommer hingegen können die Einspeisetemperaturen noch höher sein, da die Wärmequellen, wie zum Beispiel das Müllheizkraftwerk, mehr Wärme liefern. Im Hochsommer ist eine so hohe Vorlauftemperatur gar nicht notwendig“, sagt Brühl.

Hinsichtlich der Leistung haben die Anlagen die prognostizierten Wärmemengen erreicht. Insgesamt passe alles gut zusammen. Der COP sei sogar besser als prognostiziert. Bei den Genehmigungen für die Anlagen stießen die Rosenheimer auf wenig Widerstand. „Im Grunde sind wir beim Baurecht, natürlich auch beim Wasserwirtschaftsamt, das für die Wasserentnahme und dann wieder für die Einleitung zuständig ist. Aber das ist auch kein Hindernis, weil die es gerne sehen, wenn wir die Temperatur senken.“ Für die Gewässer selbst bringe das schon große Vorteile, für die beiden eher kleinen Rosenheimer Gewässerarme eher weniger.

MVV lobt hohe technische Verfügbarkeit

Auch in Mannheim wird bereits Flusswärme genutzt. Zum Einsatz kommt eine Kompressionswärmepumpe von Siemens Energy mit einer thermischen Leistung von bis zu 20 MW und einem mittleren COP von 2,7. Als Kältemittel wird R1234ze(E) verwendet. Auch hier liefert die deutlich größere Wärmepumpe die geplanten Wärmemengen. „Der Einsatz hängt vor allem von wirtschaftlichen Gesichtspunkten wie Strom- und anderen Energiepreisen sowie der Wärmenachfrage ab. Die technische Verfügbarkeit ist sehr hoch“, sagt Sebastian Ackermann, Leiter Kommunikation bei der MVV Energie AG.

Die Anlage wurde als Nebenanlage zum bestehenden Großkraftwerk Mannheim (GKM) nach dem Bundesimmissionsschutzgesetz (BImschG) genehmigt. Zusätzlich war eine Erlaubnis für die Wasserentnahme erforderlich. Hier konnte auf bestehende Genehmigungen des GKM zurückgegriffen werden.

„Die Anlage hat sehr geringe Auswirkungen auf Flora und Fauna. Daher gab es keine relevanten Einwände. Insbesondere wurde mit der Behörde ein kontinuierliches Monitoring des Rheinwassers vereinbart, um sicherzustellen, dass sich die Wasserqualität nicht verschlechtert“, erläutert Ackermann.

Die Kühlleistung der Einzelanlage mit einer Wasserentnahme von < 1.000 l/s ist im Vergleich zur Rheinwassermenge von durchschnittlich 1.300.000 l/s sehr gering. Die Auswirkungen der Einzelanlage auf den Fluss sind daher vernachlässigbar.

Rheinenergie plant ebenfalls Großwärmepumpe

Auch flussabwärts soll die Wärme des Rheins genutzt werden. Die Rheinenergie plant eine deutlich größere Anlage als in Mannheim. „Wir befinden uns derzeit in der Ausschreibungsphase“, sagt Eugen Ott vom Kölner Energieversorger. Rheinenergie will ihr Fernwärmenetz so schnell wie möglich dekarbonisieren. Am Standort Niehl ist daher eine Anlage mit einer thermischen Leistung von 150 MW geplant. Diese würde sich sehr gut in den bestehenden Kraftwerkspark einfügen und einen ersten wichtigen Baustein für den zukünftigen Umbau darstellen.