Das Forschungsprojekt „FernWP – Fern- und Prozesswärmeversorgung durch Wärmepumpen als Ersatz der Kohleverbrennung“ unter Leitung der Forschungseinrichtung Fraunhofer IEG hat untersucht, wie die Großwärmepumpen-Technologie natürliche und industrielle Wärmequellen für eine klimaneutrale Fernwärmeversorgung nutzen kann. Denn Betreiber von Fernwärmenetzen, die einen großen Anteil ihrer Wärme von fossil gefeuerten KWK-Anlagen beziehen, stehen vor der Herausforderung ihre Wärmeversorgung zu gewährleisten und zu dekarbonisieren.

Im Forschungsprojekt hat das Projektteam analysiert, ob sich bereits existierende Wärmequellen an acht exemplarischen Kraftwerkstandorten für GWP eignen und welchen Anteil der Wärmenachfrage sie decken können. Die Forschenden bewerteten diese Eignung aufgrund der zeitlichen und räumlichen Verfügbarkeit von natürlichen Wärmequellen, der Temperaturniveaus, sowie netzspezifischer Charakteristika. Darüber hinweg haben sie die aktuellen ökonomischen Hemmnisse analysiert und untersucht, wie man die ökonomischen Rahmenbedingungen für den Einsatz von Großwärmepumpen weiterentwickeln kann. Die Ergebnisse zeigen: Niedertemperatur-Wärmequellen haben ein hohes verfügbares Einsatzpotenzial und können den Fernwärmebedarf unter Bezug von Großwärmepumpen-Technologie in Deutschland anteilig oder gänzlich decken.

Großwärmepumpen-Technologie ermöglicht flexiblen Betrieb

„Mit Großwärmepumpen lassen sich natürliche Wärmequellen effizient nutzen und die Wärmeerzeugung aus Kohle schrittweise ersetzen“, sagt Anja Hanßke, Projektleiterin des Forschungsprojekts FernWP. „Das eröffnet neue Perspektiven für eine nachhaltige Fernwärmeversorgung.“ Das Projekt zeige, dass Großwärmepumpen gegenüber konventionellen Technologien einen flexiblen Betrieb vorlegen können: Sie können unterschiedlich temperierte Wärmequellen effizient nutzen und je nach Anforderungen der Fernwärmenetze grüne Fernwärme anbieten. Zudem binden Großwärmepumpen erneuerbare Energiequellen effektiv ein.

Jedoch müssen die spezifischen Bedingungen in den Einsatzregionen Deutschlands, wie die Bevölkerungsdichte und bereits vorhandene Infrastruktur beim Einsatz von Großwärmepumpen berücksichtigt werden. Eine Reduktion von Netzvorlauftemperaturen, soweit möglich, kann die Gesamteffizienz beim Einsatz von Großwärmepumpen weiter erhöhen. Die Transformation von Standorten mit Kohlekraftwerken zur Betriebsstätte von Großwärmepumpen ist grundsätzlich möglich, erfordert jedoch Anpassungen und Investitionen. Die analysierten Kohlekraftwerksstandorte, an denen Wärmequellen wie Oberflächen- oder Fließgewässer, Geothermie und Solarthermie vorliegen, bieten aufgrund dieser Quellen ausreichend Potenziale, die die Großwärmepumpen-Technologie für die Fernwärmeversorgung erschließen kann.

Auch die Kombination von Großwärmepumpen mit PVT-Kollektoren oder die Nutzung von Klärwasser als Wärmequelle bietet sich an.

Quelle: Fraunhofer IEG | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH