Wärmepumpen auf dem Vormarsch

Nachhaltigkeit  •  16.03.2023

#stadtwärme #nachhaltigkeit #berlin

Im Vergleich zu dezentralen Wärmepumpen können Großwärmepumpen industrielle Abwärmequellen oder große natürliche Wärmequellen nutzen – selbst wenn das Temperaturniveau niedrig ist. Damit eignen sie sich hervorragend als Baustein für die Stadtwärmeerzeugung. Wird für den Betrieb regenerativer Strom genutzt, sind Wärmepumpen zudem besonders klimaschonend. Ab 100 Grad gelten Wärmepumpen als Hochtemperaturwärmepumpen, ab circa fünf Megawatt thermische Leistung sind es Großwärmepumpen.
 

Großprojekt in Ruhleben

Bis zum Frühjahr 2026 entsteht in Kooperation mit den Berliner Wasserbetrieben eine Wärmepumpenanlage auf dem Gelände des Heizkraftwerkes Reuter West. Sie wird einen Teil des geklärten Wassers aus dem Klärwerk Ruhleben nutzen. Das gereinigte Abwasser hat eine Temperatur zwischen 12 und 27 Grad Celsius. Die Kompressionswärmepumpen entziehen ihm Energie und geben sie an die Stadtwärme ab. Im Mittel wird das Wasser dadurch um 10 Grad Celsius abgekühlt und danach unter strenger Einhaltung der wasserrechtlichen Anforderungen in die Spree geleitet. Die Abwasserwärmepumpen-Anlage wird durchschnittlich rund 75 Megawatt thermische Leistung erzeugen und ist damit in Deutschland die größte ihrer Art.
 

Prozessschema Abwasserwärmepumpe Reuter-West
 

Wärme aus Kälte am Potsdamer Platz

Bei der Kälteerzeugung durch die Kältezentrale in der Stresemannstraße entstand bislang ungenutzte Abwärme, die über Kühltürme in die Umgebung abgeführt wurde. Durch die Integration einer neuen Hochtemperaturwärmepumpe in den laufenden Betrieb ist damit ab dem Mai 2023 Schluss. Sie ermöglicht eine erhebliche Reduktion der Wärmeabgabe an die Umgebung und realisiert eine zusätzliche Wärmebereitstellung für das Fernwärmenetz von jährlich etwa 55 Gigawattstunden. Das ganze Jahr hindurch wird die Anlage CO₂-neutrale Wärme in unser Stadtwärmenetz liefern, die installierte Wärmeleistung beträgt 8 Megawatt. Die Wärmepumpe wird Wärme mit Vorlauftemperaturen zwischen ca. 80°C und 120°C einspeisen. Dank eines neuartigen Kältemittels lassen sich nicht nur solch hohe Vorlauftemperaturen, sondern gleichzeitig auch ein hoher Wirkungsgrad realisieren. Errichtet wurde die Wärmepumpe in Kooperation mit Siemens Energy.
 

© Siemens Energy
 

Reallabor in Köpenick

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Projekts „Reallabor Großwärmepumpe“ erforschen wir in Köpenick, wie Großwärmepumpen optimal in das Stadtwärmesystem eingebunden werden können. Am Standort ist geplant, verschiedene Abwärme- und Wärmequellen in das Projekt zu integrieren. Neben der Abwärme aus einer Gasturbine sowie einem Gasverdichter und einem Blockheizkraftwerk sind das eine bestehende Solarthermieanlage sowie eine noch zu errichtende Luftwärmepumpe. Aufgrund der unterschiedlichen Medien und Temperaturen kommt ein Speicher zum Einsatz. Die thermische Leistung der Großwärmepumpe wird ca. 1,2 Megawatt betragen. Außerdem soll auf dem Gelände eine Photovoltaikanlage errichtet werden, die erneuerbare Energien für den Betrieb der Wärmepumpe erzeugt.
 

Prozessschema Reallabor Köpenick
 

Clevere Lösung in Buch

Von großem Einfallsreichtum geprägt ist die Wärmepumpe im Heizkraftwerk Berlin-Buch. Sie bindet einerseits die im Schmieröl der Turbinenlager, in den Generatoren und im Gasverdichter anfallende Abwärme mit ein und integriert andererseits einen Teil der Umgebungswärme der Turbinenhalle. Über das Stadtwärmenetz Buch und Karow versorgt die Wärmepumpe etwa 500 Wohnungen mit Stadtwärme und spart dabei jährlich rund 620 Tonnen CO₂-Emissionen ein. Die Heizleistung der Wärmepumpe beträgt 700 Kilowatt.
 

Innovative Wärmepumpe im Heizkraftwerk Berlin-Buch

Dem Innovationsgeist sind in puncto Einsatz von Wärmepumpen kaum Grenzen gesetzt. Das wird auch an kleineren Lösungen deutlich. Wie zum Beispiel in der Wohnanlage „Grüne Aue“ in Berlin-Biesdorf. Da die Wärme des Abwassers dort über das Jahr hinweg nur geringe Temperaturschwankungen aufweist, wird sie über Wärmetauscher nutzbar gemacht. Eine Wärmepumpe mit einer thermischen Leistung von 107 Kilowatt sorgt in Kombination mit einem Blockheizkraftwerk und einem Brennwertkessel für das erforderliche Temperaturniveau.

Auch der Einsatz von Wärmepumpen im Rahmen von künftigen Geothermieprojekten oder beispielsweise für die Nutzung der Abwärme aus U-Bahnen und Data-Centern sind denkbare Optionen. Das Zeitalter dieser Technologie hat auch bei uns gerade erst begonnen und wird die Wärmewende maßgeblich voranbringen.