Praxisleitfaden Großwärmepumpen

Im Zuge der deutschen Energiewende befindet sich auch der Wärmemarkt in Deutschland in einem Prozess der Umstrukturierung hin zu mehr erneuerbaren Energien und weiteren CO₂-freien und -armen Wärmeerzeugungstechnologien. Diese Entwicklung findet auch in der Fernwärmeversorgung statt, so dass insbesondere die bisher aus dem Gebäudebereich bekannten Dekarbonisierungstechnologien, wie z. B. Wärmepumpen oder Solarthermie, im großen Maßstab betrachtet und hinsichtlich eines möglichen Einsatzes in Wärmenetzen bewertet werden müssen.

Die Studie „Klimapfade für Deutschland“ im Auftrag des BDI [BDI] prognostiziert, dass im Jahr 2030 15 bis 17 % (23 bis 28 TWh) der Fernwärmeerzeugung in Deutschland durch strombasierte Wärmeerzeugungsanlagen (direktelektrisch und elektrisch betriebene Wärmepumpen) bereitgestellt wird. Dabei wird im Referenzjahr 2015 kein wesentlicher Wärmeanteil durch diese Technologien bereitgestellt. Diese und weitere Studien sowie Szenarioanalysen zeigen, wieviel Potenzial in der Großwärmepumpentechnologie gesehen wird und wie groß auch die Hoffnung ist, dieser Technologie zukünftig eine maßgebliche Rolle in der Fernwärmeerzeugung zuzuweisen.

Die Nutzung von (meist kostenfreien) erneuerbaren Wärmequellen (Luft, Wasser, Erdreich) oder sonstigen Abwärmequellen (z. B. Abluft, Abwasser) ist dabei von großer Bedeutung, da diese häufig in unmittelbarer Nähe zu Wärmenetzen vorhanden sind und somit zur Fernwärmeerzeugung genutzt werden können. Um das nötige Temperaturniveau von Fernwärmenetzen zu erreichen, können Großwärmepumpen eingesetzt werden, die im Gegensatz zur Solarthermie steuer- und regelbar zu betreiben sind. So können Wärmenetzbetreiber die Großwärmepumpen als Teil ihres Fernwärmeerzeugungsparks optimiert einsetzen und somit zeitgleich erneuerbare oder CO₂-freie Wärme für das Wärmenetz bereitstellen.

Der vorliegende Praxisleitfaden wurde aus den Erkenntnissen eines fachspezifischen Arbeitskreises im AGFW erstellt und soll dem Leser als Hilfestellung für erste Überlegungen hinsichtlich Großwärmepumpen dienen. Der Leitfaden bietet dem Leser sowohl grundlegende Informationen als auch bisher gesammeltes Fachwissen aus der Praxis.

Im zweiten Kapitel wird dabei auf die Technik von Großwärmepumpen eingegangen, wobei unter anderem Themen wie die Funktionsweise von Großwärmepumpen, verschiedene Wärmequellen, Einbindungsmöglichkeiten und Kältemittelauswahl detaillierter beschrieben werden. Das darauffolgende dritte Kapitel gibt Auskunft über betriebswirtschaftliche Aspekte von Großwärmepumpen und nennt dazu Richtwerte üblicher Kenngrößen und Kostenfaktoren. Des Weiteren werden ausgewählte anwendbare Fördermöglichkeiten für Großwärmepumpen benannt und näher beschrieben. Im vierten Kapitel „Regulatorik“ werden spezifische Wärmenetzkenngrößen (Primärenergiefaktor, CO₂-Emissionsfaktor, erneuerbarer Anteil) und deren Anwendung bei Großwärmepumpen vorgestellt. Den Abschluss des Leitfadens bilden Steckbriefe erster umgesetzter Großwärmepumpenprojekte in Deutschland.

Kurzer Überblick einiger Änderungen im Vergleich zur 1. Auflage von Juni 2020:

1. Bekannte Unterschiede zwischen Kolben- und Schraubenverdichtern wurden aufgenommen. Erste Erfahrungen im Bereich Wartungsverträge und Versicherungen wurden ergänzt.
2. Makro- und Mikrofoulingprozesse werden als Herausforderung aufgeführt und bekannte Handlungsempfehlungen präsentiert.
3. Die Thematik möglicher Auswirkungen eines Kältemitteleintrages in das Fernwärmewasser wurde als neuer Abschnitt eingefügt.
4. Die Kennwerte der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wurden den aktuellen Rahmenbedingungen angepasst.
5. Die Liste mit Beispielanlagen wurde erweitert.

AGFW-Mitgliedsunternehmen können den AGFW-Praxisleitfaden auch kostenfrei im geschützten Mitgliederbereich als pdf-Datei herunterladen.