Die Wärmewende in ländlichen Regionen steht oft vor der Herausforderung, dass industrielle Wärmequellen und potenzielle Abnehmer räumlich weit voneinander entfernt liegen. Hier setzt das Verbundprojekt Wärmeengel an und entwickelt im Oberbergischen Kreis eine Lösung. Abwärme aus Deponiegas-Blockheizkraftwerken (BHKW) wird mit mobilen Latentwärmespeichern zu einem rund 16 Kilometer entfernten Berufskolleg transportiert.

„Deutschland soll bis 2045 treibhausgasneutral werden – so ist es im Bundes-Klimaschutzgesetz festgelegt. Besonders der Gebäudesektor, der nach wie vor zu rund drei Vierteln fossile Energien nutzt, bietet hier einen großen Hebel“, sagt Thorsten Schneiders, Professor vom Cologne Institute for Renewable Energy (CIRE) der TH Köln, das das Projekt gemeinsam mit dem Oberbergischen Kreis und dem Bergischen Abfallwirtschaftsverband (BAV) umsetzt. „Mit unserem Vorhaben möchten wir eine lokal angepasste Lösung demonstrieren, wie klimaneutrale Wärme auch ohne fest installierte Netze flexibel zu den Abnehmern gelangen kann. Denn ein klassischer Netzausbau ist im ländlichen Raum mit seinen großen Distanzen oft unwirtschaftlich.“

Mobiler Latentwärmespeicher auf Basis von Natriumacetat

Das technologische Herzstück des Vorhabens sind mobile Latentwärmespeicher, die auf dem Phasenwechselmaterial Natriumacetat-Trihydrat basieren. Dieses Salz nimmt Wärme auf, wenn es den Aggregatzustand von fest zu flüssig wechselt. Bei einer Temperatur von 58 Grad Celsius findet der Phasenübergang statt, wodurch man pro Speicher rund 2,5 Megawattstunden (MWh) Abwärme nahezu verlustfrei aufnehmen und transportieren kannt.

In einem Kreislaufsystem belädt man die Latentwärmespeicher über integrierte Wärmetauscher mit der Abwärme der BHKWs des Entsorgungszentrums Leppe östlich von Köln. Der Bergische Abfallwirtschaftsverband übernimmt dabei die Bereitstellung der Wärme sowie die Logistik des Transports. Ein beladener Speicher ersetzt vor Ort die Energie von rund 250 Litern Heizöl oder 250 Kubikmetern Erdgas und spart bis zu 650 Kilogramm CO₂ pro Ladung ein. Am Berufskolleg Dieringhausen, einer Liegenschaft des Oberbergischen Kreises mit einem Jahresheizwärmebedarf von 910.000 Kilowattstunden (kWh), wird die Wärmeenergie in das bestehende Heizsystem eingespeist. Der Be- und Entladevorgang wird dabei jeweils etwa acht Stunden dauern.

Wissenschaftliches Monitoring und digitaler Zwilling

Die TH Köln übernimmt im Projekt die Implementierung der Messtechnik sowie die energetische Gesamtbewertung. „Unser Ziel ist die detaillierte Analyse der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit entlang der gesamten Prozesskette“, sagt Peter Stenzel, Professor vom CIRE. Dazu werden die Forschenden einen digitalen Zwilling des Systems und ein öffentlich zugängliches Dashboard entwickeln, das Parameter wie Wärmemenge, Leistungsabgabe und Emissionsbilanz in Echtzeit visualisiert.

Das Vorhaben Wärmeengel findet im Rahmen der Regionale 2025 Bergisches RheinLand statt. Das Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen und der EFRE-Fonds der EU fördern das Projekt mit rund 1,5 Millionen Euro. Das Projekt hat eine Laufzeit bis Anfang 2029.

Quelle: TH Köln | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH