Wärmepumpen Heizen mit der Kläranlage: Wärmepumpen erschließen Ressourcen im Abwasser

Redakteur: Dominik Stephan

Können Wärmepumpen helfen, Treibhausgasemissionen zu reduzieren und zugleich wertvolle Energie zu sparen? Das meint zumindest ein Energieversorger in Schweden - und hat ausgerechnet Kläranlagen als Quelle nachhaltiger Wärme im Blick.

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Das in Malmö installierte Ammoniak-Wärmepumpensystem.
Das in Malmö installierte Ammoniak-Wärmepumpensystem.
(Bild: Gea)

Unter dem Motto „Clean 2025" arbeitet der Energiekonzern Eon Schweden an ehrgeizigen Klimaschutzzielen, die er sich 2017 gesetzt hat: Der Energieversorger will seinen Kunden bis 2025 100 Prozent zurückgewonnene oder erneuerbare Energie zur Verfügung stellen und hat entsprechende Maßnahmen entwickelt, um dieses Ziel zu erreichen. Ein Mittel zum Zweck: Wärmepumpen.

Für die Fernwärmeversorgung in Südschweden setzte der Energieversorger, neben Verfahren mit regional verfügbarer Biomasse, auch auf die Abwärme aus der Wasseraufbereitung. So wurden vier Wärmepumpen mit einer Heizleistung von jeweils 10 MW wurden v neben einer Kläranlage und einer Müllverbrennungsanlage im Hafengebiet der Stadt Malmö installiert, wo sie nun 8 % der Gesamtenergie für ca. 100.000 Haushalte liefern. Das entspricht dem Jahresverbrauch von 10.000 Haushalten und trägt zu einer CO2-Einsparung von circa 50.000 Tonnen pro Jahr bei.

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Wärmepumpen werden schnell zur Technologie der Wahl für erneuerbare Fern- und Hauswärme, um die immer strengeren Umweltvorschriften zu erfüllen und die CO2-Emissionen sowie die Betriebskosten zu senken, erklären die Projektverantwortlichen: Die in Malmö betriebenen Wärmepumpen des Herstellers Gea nutzen die Abwärme von Klär- und Müllverbrennungsanlagen.

Eon entschied sich für die Verwendung von wiederverwertetem Abwasser für das System aufgrund der höheren Temperaturen, die von der Kläranlage abgegeben werden (14˚C). Damit ist das Wasser wärmer als das Meerwasser in der Nähe der Stadt, das für eine effiziente Nutzung zu kalt war.

Durch die Entnahme von 30 MW Wärme aus dem Abwasser wird die gewonnene Energie zu Nutzwärme für das Fernwärmenetz aufbereitet, wobei die integrierten Wärmepumpen mit der nahegelegenen Müllverbrennungsanlage gekoppelt sind. Die Wärmepumpe ist für eine Temperatur von bis zu 80˚C ausgelegt, wird aber selten Temperaturen über 71˚C liefern müssen.

Alles in Ammoniak? Was die F-Gas-Verordnung für Wärmepumen bedeutet

Da fluorierte Gase schrittweise aus dem Verkehr gezogen werden, um die europäische F-Gas-Verordnung zu erfüllen, die ebenfalls die Treibhausgasemissionen reduzieren soll, werden natürliche Kältemittel immer beliebter. Das gilt besonders für Ammoniak, ein klimafreundliches Kältemittel, das leicht verfügbar und kostengünstig ist und keinen Einfluss auf die globale Erwärmung oder den Ozonabbau hat.

In Malmö kommt daher Ammoniak als natürliches Kältemittel zum Einsatz - Grund dafür ist die F-Gas-Verordnung der EU, die einen schrittweisen Ausstieg aus der Verwendung von FKWs um 79 % bis 2030 vorsieht. Es ist zwar nicht das erste Mal, dass Wärmepumpen in Schweden eingesetzt werden, aber das Projekt in Malmö ist das erste im Land, bei dem Ammoniak zum Einsatz kommt.

Mats Egard, Projektleiter bei Eon Värme Sverige AB, sagte: „Es wäre günstiger gewesen, eine R134a-Wärmepumpe zu installieren. Aber wir haben nicht an dieses Kältemittel für die Zukunft geglaubt, weil wir zu 100 % auf erneuerbare Energien umsteigen werden. Wir werden bis 2025 Fernwärmeenergie liefern, die entweder wiederverwertet oder erneuerbar ist." Kenneth Hoffmann, Produktmanager Wärmepumpen bei Gea, fügte hinzu: „Das natürliche Kältemittel Ammoniak ist der Weg in eine nachhaltige Zukunft."

Mit der Aufgabe warm werden: So klappt es mit der Pumpe

Kenneth Hoffmann erläutert die Technologie, die hinter der kosteneffizienten Wärmepumpentechnologie steht. „Wir sind sprichwörtlich mit der Aufgabe warm geworden und haben sie zu einer Herzensangelegenheit gemacht“, so Hoffman. Die Technologie verändert die Fern- und Wohnungsheizung massiv und liefert zurückgewonnene Energie, die den Bürgern von Malmö auch in Zukunft zugutekommen wird.

„Die vier Wärmepumpen arbeiten parallel, um die versprochenen Temperaturen zu liefern. Jede hat eine Leistungszahl (COP) von über 3,5, so dass für jede 1 kWh Strom, die von der Wärmepumpe verbraucht wird, 3,5 kWh Wärme für die Stadt erzeugt werden“, erläutert Hoffmann.

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Ein Wärmepumpensystem erfordert eine umfassende Analyse der gewünschten Temperaturen und die Ermittlung der richtigen Prozessparameter. Bei einer Wärmepumpe zählt jedes Grad, und je genauer die anfängliche Auslegung ist, desto mehr Energie kann eingespart werden. Anstatt sich auf kleine Rohre mit großen Temperaturunterschieden zu konzentrieren, um die Anfangskosten niedrig zu halten, basiert eine Wärmepumpeninvestition auf kontinuierlichen Einsparungen jeden Tag.

Wenn höhere Nachhaltigkeit gefordert ist

Die Wärmepumpentechnologie bietet energiesparende Vorteile, unabhängig von der Branche, in der sie eingesetzt wird, oder dem Ausmaß ihrer Nutzung. Sie kann einfache Aufgaben übernehmen, wie das Heizen und Kühlen eines kleinen Vorstadthauses, bis hin zu einer zentralen Rolle in einer intelligenten, emissionsfreien Strategie für Fernwärme. In Ländern, in denen die Emissionsanforderungen weniger streng sind oder in denen eine Emissionsrechtehandel möglich ist, entscheiden sich einige Hersteller dafür, den Status quo beizubehalten, da fossile Brennstoffe immer noch tendenziell billiger sind als saubere Energielösungen.

Um jedoch die Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, muss sich der Anteil sauberer Energietechnologien wie Wärmepumpen und Solarthermie laut International Energy Agency (IEA) bis 2030 auf mehr als ein Viertel des Verkaufs neuer Heizungsanlagen verdreifachen. ●dst

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