Unter dem Motto „Clean 2025" arbeitet der Energiekonzern E.ON Schweden an ehrgeizigen Klimaschutzzielen, die er sich 2017 gesetzt hatte. Er will seinen Kunden bis 2025 100 Prozent zurückgewonnene oder erneuerbare Energie zur Verfügung stellen und hat entsprechende Maßnahmen entwickelt, um dieses Ziel zu erreichen.
Als eine der möglichen Optionen entschied man sich für die Ammoniak-Wärmepumpen von GEA für die Fernwärmeversorgung in Südschweden, zusammen mit Biomasse und anderen erneuerbaren Technologien, um die Treibhausgasemissionen beim Heizen zu verringern. Mit einer Heizleistung von jeweils 10 MW wurden vier Wärmepumpen von GEA neben einer Kläranlage und einer Müllverbrennungsanlage im Hafengebiet der Stadt Malmö installiert, wo sie nun 8 Prozent der Gesamtenergie für ca. 100 000 Haushalte liefern. Das entspricht dem Jahresverbrauch von 10 000 Haushalten und trägt zu einer CO2-Einsparung von ca. 50 000 t pro Jahr bei.
Stromgewinnung aus Abwasser
Wärmepumpen werden verstärkt zur Technologie der Wahl für erneuerbare Fern- und Hauswärme, um die immer strengeren Umweltvorschriften zu erfüllen und die CO2-Emissionen sowie die Betriebskosten zu senken.
Die in Malmö betriebenen Wärmepumpen nutzen die Abwärme von Klär- und Müllverbrennungsanlagen. E.ON entschied sich für die Verwendung von wiederverwertetem Abwasser für das System aufgrund der höheren Temperaturen, die von der Kläranlage abgegeben werden (14 ˚C). Damit ist das Wasser wärmer als das Meerwasser in der Nähe der Stadt, das für eine effiziente Nutzung zu kalt war.
Durch die Entnahme von 30 MW Wärme aus dem Abwasser wird die gewonnene Energie zu Nutzwärme für das Fernwärmenetz aufbereitet, wobei die integrierten Wärmepumpen mit der nahegelegenen Müllverbrennungsanlage gekoppelt sind. Die Wärmepumpe ist für eine Temperatur von bis zu 80 ˚C ausgelegt, wird aber selten Temperaturen über 72 ˚C liefern müssen.
Bild: GEA
Ammoniak als Schlüssel für eine nachhaltige Zukunft
Da fluorierte Gase schrittweise aus dem Verkehr gezogen werden, um die europäische F-Gas-Verordnung zu erfüllen, die ebenfalls die Treibhausgasemissionen reduzieren soll, werden natürliche Kältemittel immer stärker eingesetzt. Das gilt besonders für Ammoniak, ein klimafreundliches Kältemittel, das leicht verfügbar und kostengünstig ist und keinen Einfluss auf die globale Erwärmung oder den Ozonabbau hat.
E.ON Malmö entschied sich für die Nutzung des natürlichen Kältemittels Ammoniak anstelle von Kältemitteln auf chemischer Basis. Grund dafür ist die F-Gas-Verordnung der EU, die einen schrittweisen Ausstieg aus der Verwendung von FKWs um 79 Prozent bis 2030 vorsieht, sowie das Verständnis und die Verpflichtung des Unternehmens gegenüber seinen umweltbewussten Kunden.
Bezogen auf Erst-Investitionskosten wäre beispielsweise eine R134a-Wärmepumpe günstiger gewesen, doch einerseits ist der Betrieb deutlich ineffizienzer und mit höheren Stromkosten verbunden, andererseits hat das klimaschädliche Kältemittel wenig Zukunft im Hinblick auf die F-Gas Regulierung. Zudem will E.ON Schwenden zu 100 Prozent auf Klimaneutralität umsteigen.
Mit der Aufgabe warm werden
Die kosteneffiziente Wärmepumpentechnik wird die Fern- und Wohnungsheizung massiv verändern und liefert zurückgewonnene Energie, die den Bürgern von Malmö auch in Zukunft zugutekommen wird. Die vier Wärmepumpen arbeiten parallel, um die versprochenen Temperaturen zu liefern. Jede hat eine Leistungszahl (COP) von über 3,5, so dass für jede kWh Strom, die von der Wärmepumpe verbraucht wird, 3,5 kWh Wärme für die Stadt erzeugt werden.
Ein Wärmepumpensystem erfordert eine umfassende Analyse der gewünschten Temperaturen und die Ermittlung der richtigen Prozessparameter. Bei einer Wärmepumpe zählt jedes Grad, und je genauer die anfängliche Auslegung ist, desto mehr Energie kann eingespart werden. Anstatt sich auf kleine Rohre mit großen Temperaturunterschieden zu konzentrieren, um die Anfangskosten niedrig zu halten, basiert eine Wärmepumpeninvestition auf kontinuierlichen Einsparungen jeden Tag.
Mehr Nachhaltigkeit, mehr Unabhängigkeit
Die Wärmepumpentechnik kann sowohl einfache Aufgaben übernehmen, wie das Heizen und Kühlen eines kleinen Vorstadthauses, bis hin zu einer zentralen Rolle in einer intelligenten, emissionsfreien Strategie für Fernwärme.
In Ländern, in denen die Preise für fossile Energieträger und die Emissionsanforderungen weniger streng sind oder in denen ein Emissionsrechtehandel möglich ist, entscheiden sich einige Hersteller dafür, den Status quo beizubehalten, da fossile Brennstoffe immer noch tendenziell billiger sind als saubere Energielösungen. Um fossile Unabhängigkeit und vor allem die Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, muss sich der Anteil sauberer Energietechnologien wie Wärmepumpen und Solarthermie laut Interna tional Energy Agency (IEA) bis 2030 auf mehr als ein Viertel des Verkaufs neuer Heizungsanlagen verdreifachen.
Bild: GEA
E.ON Malmö-Projekt
GEA-Lösung: Anwendungsspezifisches Wärmepumpensystem (4 Wärmepumpen)
Heizleistung: 40 MW
Wärmequelle: Abwasser (10 bis 20 °C)
Wärmesenke: Fernwärmewasser (50 bis 72 °C, Temperaturerhöhung durch die WP)
COP: >3,5 (Jahresdurchschnitt)
Verdichter: GEA Grasso Schraubenverdichter
Kältemittel: Ammoniak
