Was ist eine Flusswärmepumpe und wie genau funktioniert sie?
Das Prinzip der Flusswärmegewinnung oder Flusswasserthermie funktioniert wie eine Flusswärmepumpe: Ein kleiner Teil des Flusswassers wird entnommen und in die Energiezentrale des Wohnquartiers geleitet. Dort gibt das Wasser seine Wärme über Wärmetauscher in das temperierte Nahwärmenetz ab. Die dezentralen Übergabestationen verteilen die Wärme und sorgen so ganzjährig für warme Heizungen und Brauchwasser. Im Sommer kann die Wärmeenergie des Wassers zum Kühlen der Gebäude verwendet werden.
Funktionalität einer Flusswärmepumpe
Murg: Aus der Murg fließen sekündlich im Durchschnitt 15.000 Liter ab.
Entnahme: Für die Flusswärme werden 40 Liter pro Sekunde entnommen.
Energiezentrale: In der Energiezentrale des Quartiers befinden sich der Wärmetauscher sowie die Wärmepumpe.
Wärmeübergabestation: Gibt die Energie vom Nahwärmenetz an das Hausnetz ab.
Wärmepumpe: Hier wird mittels elektrischer Hilfsenergie das Temperaturniveau für das Nahwärmenetz erreicht
Wärmetauscher: Hier gibt das Wasser aus der Murg seine Wärme in das Nahwärmenetz ab.
Hat der Fluss dann nicht zu wenig Wasser? Und: Wird der Fluss dann nicht zu kalt?
Wasserentnahme aus Flüssen – in Zeiten, in denen aufgrund langer Dürreperioden auch in unseren Breiten in nahezu allen Gewässern Wasserknappheit, wenn nicht sogar Wassermangel herrscht, gehen bei solchen Projekten bei vielen Menschen die Alarmglocken an. Zu Recht? Wir fragen Maximilian Fritz, Projektingenieur von EnBW Nachhaltige Quartiere, der sagt: „Unabhängige Umweltexperten haben die geplante Wassernutzung geprüft. Das Ergebnis: Die Auswirkungen auf die Murg sind kaum messbar.“ Denn: Es wird zum einen nur ein verschwindend geringer Teil des Flusswassers entnommen – und das auch nur vorübergehend . Durchschnittlich 15.000 Liter fließen sekündlich aus der Murg ab. Für die Flusswärme werden gerade einmal 40 Liter pro Sekunde entnommen. Zum anderen wird das Wasser, sobald es seine Wärmeenergie abgegeben hat, wieder in den Fluss zurück geleitet. Dieses Wasser ist dann zwar ein paar Grad kühler als zu dem Zeitpunkt der Entnahme; aber da die Menge so gering ist im Vergleich zur Gesamtmenge, verändert sich die Flusstemperatur nicht.
Wie geht es den Fischen und Fröschen und anderen Tieren im Lebensraum Fluss?
Damit weder Frösche noch Rundmäuler (eine in der Murg vorkommende Fischart) oder andere in und am Fluss lebende Tiere in die Anlagen gelangen und dadurch geschädigt werden, werden Schutzgitter und eine Froschklappe bei der Entnahmestelle installiert.
Was bringt Wärmegewinnung aus Flusswasser?
Gebäude, die mit Flusswärme heizen, sind sehr umweltfreundlich. So verursacht das neue Quartier „Alte Täschnerei“ in Kuppenheim nach seiner Fertigstellung nur 99 Tonnen CO₂ pro Jahr. Ein vergleichbares Wohnviertel mit konventioneller Wärmeversorgung produziert pro Jahr durchschnittlich 651 Tonnen CO₂ – 85 Prozent mehr. Darüber hinaus ist das Quartier durch die Flusswärme zu 73 Prozent unabhängig von externer Energie, hat also einen extrem hohen Autarkiegrad. Zum Vergleich: Blockheizkraftwerke haben einen Autarkiegrad von gerade einmal 9 Prozent.
Kann der Fluss auch im Winter zur Energiegewinnung genutzt werden?
Kaum vorstellbar: Auch an bitterkalten Wintertagen, an denen es Minusgrade hat und der Fluss eiskaltes Wasser führt, kann aus der Murg dennoch genug Wärmeenergie zum Heizen gewonnen werden. Projektingenieur Maximilian Fritz erklärt wie die Methode funktioniert, die von der EnBW zum Patent angemeldet werden soll: „Man könnte es so erklären, dass wir das Wasser in einem Umlaufprozess in eine partielle Eis-Kristallisierung führen.“ Wenn die Kristalle bis zu 1° C haben, kann noch Wärme entnommen werden .
Könnte man auch in Großstädten, die an Flüssen liegen, Quartiere mit Flusswärme heizen?
Das Quartier Alte Täschnerei in Kuppenheim wird nach Fertigstellung 144 Wohneinheiten sowie Gewerbeeinheiten haben. Seit Anfang März wird das Quartier „Wohnen am Fluss“ im Stuttgarter Stadtteil Untertürkheim geplant. Vorgesehen ist hier, ebenfalls Flussthermie für die Energieversorgung von 200 Wohneinheiten, einer Kita und Nichtwohngebäuden einzusetzen. Die klare Antwort lautet daher: Ja, natürlich!
Wie teuer ist das Heizen und Kühlen mit Flusswasser?
Die Energiekosten sind für die künftigen Bewohner sehr gering: Der einzige veränderliche Anteil an den Kosten ist der Strom für die Wärmepumpen. Da im Quartier in Kuppenheim auf allen zehn Gebäuden Photovoltaik-Anlagen vorgesehen sind, die pro Jahr rund 300 MWh an Strom produzieren – was in etwa dem jährlichen Stromverbrauch aller Wohneinheiten im Quartier entspricht – halten sich die Stromkosten ebenfalls in Grenzen. Durch die lokale Produktion und Nutzung bleiben die Strompreise dauerhaft niedrig. Ein Beispiel: Eine vierköpfige Familie, die eine 75 m² große Wohnung in der Alten Täschnerei bewohnt, wird maximal 100 €/Monat für Wärme ausgeben müssen (bei einer Wärmeabnahme von 3.500 kWh).
Was auf dem 1,5 Hektar großen Areal der ehemaligen Kiefer Kofferfabrik mit ihrer über 100jährigen Geschichte in Kuppenheim entsteht, darf sich mit Fug und Recht ein nachhaltiges Quartier nennen: Neun Gebäude mit rund 143 Wohneinheiten für Singles, Familien und Senioren, eine Netto-Wohnfläche von rund 10.500 qm, 3.300 qm Bürofläche und ca. 200 qm Gastronomiefläche – und das alles, ohne dafür neue Bodenfläche zu verbrauchen. Das innovative Energie-, Wärme- und Kälte-Konzept hat auch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) überzeugt. Es fördert das Projekt mit dem Programm „Bundesförderung für effiziente Wärmenetze“. Die Inbetriebnahme des Quartiers ist für Ende 2024 geplant.