Wärmepumpen können nicht nur Ihr Haus zuverlässig mit Wärme versorgen, sie können auch Industriegebäude, Quartiere oder ganze Stadtteile beliefern. Diese Technologie ist sehr vielfältig und flexibel einsetzbar. Bei größeren Anlagen mit hoher Leistung spricht man von Großwärmepumpen. Ihr Funktionsprinzip ist vergleichbar mit der Wärmepumpe für Ihr Haus. Wir zeigen in diesem Beitrag, was Großwärmepumpen charakterisiert und was sie leisten.
Was macht eine Großwärmepumpe aus und wo liegen die Unterschiede zu Ihrer Wärmepumpe?
In Ihrem Haus benötigen Sie eine Vorlauftemperatur der Heizung zwischen 35 °C und 70 °C. Für diesen Bereich sind die meisten Wärmepumpen ausgelegt. Großwärmepumpen erzeugen eine Wärme von 90 °C bis 130 °C für ein Wärmenetz. Sie erreichen aber auch 200 °C für industrielle Prozesse und in Verbindung mit Dampfkompressoren sind sogar bis zu 300 °C möglich.
Ihr Einfamilienhaus benötigt eine Wärmepumpe mit einer Leistung zwischen 6 und maximal 20 kW, je nach Alter, Zustand und Wärmebedarf. Die Leistung einer Großwärmepumpe ist nicht standardisiert. Je nach Quelle beginnt diese Klasse ab 50, 100 oder 500 kW. Ab einer Leistung von 2 MW werden Wärmepumpen für das Projekt individuell hergestellt.
Moderne Wärmepumpen verwenden Propan (R290) als Kältemittel. Es hat sehr gute thermodynamische Eigenschaften und ist klimafreundlich. Bei Großwärmepumpen kommen zunehmend andere natürliche Kältemittel zum Einsatz. Beispiele hierfür sind Ammoniak, CO2 oder Wasser.
Ihre Wärmepumpe erzeugt aus einer Kilowattstunde Strom ca. 3,5 Kilowattstunden Wärme. Wenn Sie die Möglichkeit haben, Erdwärme oder Grundwasser als Wärmequelle zu nutzen, können Sie bis zu 5 Kilowattstunden Wärme erzeugen. Großwärmepumpen erreichen eine ähnlich hohe Jahresarbeitszahl (JAZ) zwischen 3 und 5. Sie verwenden meistens Wasser mit einer relativ konstanten Temperatur als Wärmequelle und sind durch ihre Größe effizienter als kleine Anlagen.
Bei der Wärmepumpentechnologie spielt der Verdichter eine wichtige Rolle. Er komprimiert das Kältemittel und erhöht so den Druck und die Temperatur. Großwärmepumpen stellen aufgrund der höheren Temperatur und größeren Leistung andere Ansprüche an die Verdichter. Deshalb kommen für sie andere Technologien zum Einsatz.
Wärmequellen
Wärmepumpen nutzen die im Erdreich, im Wasser oder in der Luft enthaltene Energie als Wärmequelle. Das gilt für die Standard-Wärmepumpen wie auch für die leistungsstarken Großwärmepumpen. Letztere können jedoch auch weitere Wärmequellen nutzen:
- Geothermie mit großen Sonden- und Kollektorfeldern
- Wasser aus Meer, Seen und Flüssen
- Abwasser
- Abwärme bzw. Abluft aus Kühlanlagen, Industrieprozessen und Rechenzentren
- Solarthermie-Anlagen
- Bioenergie oder Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung
Wirtschaftlichkeit
Die Förderung für die Wärmepumpe in Ihrem Einfamilienhaus von mindestens 55 % der Investitionskosten trägt maßgeblich zu ihrer Wirtschaftlichkeit bei. Geringere Betriebskosten sorgen für die Heizung dafür, dass sich Ihre Investition in wenigen Jahren bezahlt macht. Die Unabhängigkeit von steigenden Gaspreisen, ob durch politische Krisen oder Emissionshandel, erhöht die Rentabilität.
Großwärmepumpen in Wärmenetzen werden mit 40 % der Investitionskosten gefördert und bekommen eine Betriebskostenförderung über 10 Jahre. Damit können sich Fernwärmekunden, aber auch Industriebetriebe auf stabile Preise über einen langen Zeitraum einstellen.
Einsatz und Beispiele
Mit dem Ausbau der Fernwärme und der Dekarbonisierung bestehender Wärmenetze werden in Deutschland in den nächsten Jahren zunehmend Großwärmepumpen installiert. In großen Gewerbekomplexen werden sie zur Erzeugung von Wärme und Kälte eingesetzt. Auch für die Dekarbonisierung der Industrie können sie einen wichtigen Beitrag leisten. Großwärmepumpen können flexibel für fast jede verfügbare Wärmequelle eingesetzt werden und einen Beitrag zur Sektorenkopplung leisten. Deshalb sind sie eine wichtige Technologie für die Energiewende.
Einige Beispiele der Großwärmepumpen im Betrieb oder in der Planung zeigen ihr breites Anwendungsspektrum:
- Flusswasser-Wärmepumpen: In Rosenheim erzeugen 3 Wärmepumpen mit je 1,5 MW Leistung aus dem Wasser des Mühlbachs Wärme für das Fernwärmenetz. Mannheim nutzt den Rhein als Wärmequelle für eine 7-MW-Wärmepumpe und plant bereits eine zweite Flusswärmepumpe mit 150 MW Leistung.
- Die Meerwasser-Wärmepumpe im dänischen Esbjerg nutzt das Wasser der Nordsee zur Wärmeerzeugung und ihr Strom stammt aus einem Offshore-Windpark.
- Eine Abwasser-Wärmepumpe deckt bis zu 73 % des Wärmebedarfs eines neuen Wohnquartiers in Stuttgart.
- Abwärme aus Kälteanlagen am Potsdamer Platz in Berlin dient als Wärmequelle für eine Wärmepumpe mit 8 MW Leistung, die in das Fernwärmenetz eingespeist wird.
- Wärme aus Rechenzentren wird in Frankfurt und Berlin für die Wärmeversorgung in mehreren Wohngebieten genutzt. Die Nutzung der Abwärme erhöht die Energieeffizienz der Rechenzentren.
Fazit
Dieser Beitrag zeigt deutlich: Die Wärmepumpe ist nicht nur eine gute Wahl für Ihr Haus. Ihre effiziente Technologie kommt auch in einem viel größeren Maßstab zum Einsatz und ersetzt fossile Wärmeerzeuger. Großwärmepumpen können unterschiedliche Wärmequellen nutzen, die bisher ungenutzt waren. Sie gelten damit, genauso wie die Wärmepumpe für Ihr Haus, als Schlüsseltechnologie für den Klimaschutz. Auch wenn Sie nicht an ein Wärmenetz angeschlossen werden, können Sie von der effizienten Technologie einer Wärmepumpe profitieren.
Der Selfmade Energy Wärmepumpenrechner
