Rechenzentren, industrielle Produktion, Abwasser oder thermische Abfälle – in vielen Prozessen entsteht Abwärme, die sich über Grosswärmepumpen konzentrieren und für die Wärmeerzeugung nutzen lässt. Eine neue Hochtemperatur-Wärmepumpe am Potsdamer Platz in Berlin nutzt dabei ein scheinbar widersprüchliches Prinzip: Wärme aus Kälte.
Eigentlich wäre das 25-jährige Jubiläum der Kältezentrale am Potsdamer Platz schon Grund genug zu feiern. Nun entsteht dort in Zusammenarbeit mit der Siemens Energy AG ein weiteres Vorzeigeprojekt der Berliner Wärmewende – mit dem Namen “QWARK3”.
Quartiers-Wärme-Kraft-Kälte-Kopplung
„Mit der neuen Hochtemperatur-Wärmepumpe wird dieses einzigartige Energiekonzept jetzt noch innovativer“, betont die Vorstandsvorsitzende der Vattenfall Wärme Berlin AG, Tanja Wielgoß. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.
Die Hochtemperatur-Wärmepumpe – die am 4. Juli “Richtfest” feiert und voraussichtlich im November in Dauerbetrieb gehen soll – produziert künftig etwa 55 Gigawattstunden Wärme im Jahr. „Damit können im Sommer 30.000 Haushalte mit Warmwasser und im Winter 3.000 Haushalte mit Wärme versorgt werden”, so Wielgoß. „Insgesamt spart die Anlage im Wärmesystem der Stadt im Jahr rund 6.500 Tonnen CO2 ein. Das entspricht 3,2 Millionen Kubikmeter Erdgas.“ Für Christian Bruch, Vorstandsvorsitzender von Siemens Energy, ist das Pilotprojekt ein wichtiger Meilenstein:
„Leistungsstarke Hochtemperatur-Wärmepumpen werden eine wichtige Rolle in der Energiewende und der Dekarbonisierung der Stadtwärme spielen. Zusammen mit Vattenfall erproben wir hier in Berlin eine solche Lösung erstmals unter Realbedingungen.“
Die Hochtemperatur-Wärmepumpe ist künftig Teil von Deutschlands grösstem Fernkältenetz: Seit 25 Jahren versorgt die Kältezentrale am Potsdamer Platz rund 12.000 Büros, 1.000 Wohnungen und Kultureinrichtungen wie zum Beispiel die Philharmonie oder das Kulturforum mit lokal erzeugter Kälte. Das funktioniert so: Ein Kältenetz beliefert die angeschlossenen Gebäude ganzjährig mit 6 Grad Celsius kaltem Wasser. Dort angekommen, kühlt es die Immobilien und technischen Anlagen herunter – und nimmt selbst Wärme auf. Das Wasser erwärmt sich auf ca. 12 Grad Celsius und wird zur Kältezentrale zurückgeleitet. In zwei Kühlwasserkreisläufen wird dabei über Wärmetauscher und Verdichter ein Kältemittel zum Verdampfen gebracht. Bevor dies jedoch wieder neu als Kühlwasser zur Verfügung steht, muss es abkühlen. Bislang geschieht das über Kühltürme, die die Kühlwasser-Restwärme an die Umgebung abgeben.
An dieser Stelle kommt die neue Hochtemperatur-Wärmepumpe ins Spiel: Sie nutzt die in der Kältezentrale entstehende Abwärme aus dem Kühlwasser als Wärmequelle und hebt – mithilfe von Strom und einem speziellen Kältemittel – die Temperatur der Restwärme aus der Kältezentrale auf ein höheres, nutzbares Niveau. „Das spart nebenbei auch noch 120.000 Kubikmeter Kühlwasser ein”, erklärt Bruch. Die Hochtemperatur-Wärmepumpe macht dabei ihrem Namen alle Ehre. Denn sie erreicht ein besonders hohes Temperaturniveau, indem sie Wasser auf bis zu 120 Grad Celsius erhitzt. „Wir liefern für die Kältezentrale eine der weltweit ersten Wärmepumpen, die im Leistungsbereich von 8 Megawatt derartig hohe Temperaturen erzeugen kann. Dafür kommt in der Wärmepumpe ein neuartiges, umweltfreundliches Kältemittel zum Einsatz“, so Bruch. Die so erzeugte Wärme fliesst ohne Umwege direkt in das Stadtwärmenetz.
Ersatz fossiler Wärme in städtischen Fernwärmenetzen
Auf diese Weise wird die Hochtemperatur-Wärmepumpe zur intelligenten Schaltstelle zwischen der Kältezentrale am Potsdamer Platz und dem Berliner Stadtwärmenetz:
„Das banale Prinzip lautet: Wärme aus Kälte. Während das Kältenetz überschüssige Wärme abgibt, wird diese über die Hochtemperatur-Wärmepumpe konzentriert und in unser Stadtwärmenetz eingespeist“, erklärt Wielgoß. „Auf diese Weise steigern wir die Energieeffizienz unserer Kälteanlage und produzieren gleichzeitig umweltschonende Wärme für das angeschlossene Berliner Quartier.“
Quelle: Vattenfall, 4. Juli 2022
https://group.vattenfall.com/
Das Projekt Qwark³
Neue Technologie macht die Abwärme nutzbar
8 MW thermischer Leistung
„Die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung gilt als zentrale Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung der Ziele im Pariser Klimavertrag“, sagt Jochen Eickholt, Mitglied des Vorstands von Siemens Energy. „Großwärmepumpen können für den mittel- und langfristigen Umbau der Wärmeversorgung eine wichtige Rolle spielen. Wir freuen uns, zusammen mit Vattenfall die Wärmewende in Berlin weiter voranzubringen und diese mögliche Schlüsseltechnologie erstmals erproben zu können.“