Wie funktionieren Großwärmepumpen?
Das Funktionsprinzip einer Großwärmepumpe ähnelt dem einer Haushalts-Wärmepumpe und basiert auf einem geschlossenen thermodynamischen Kreislauf, der dem eines Kühlschranks ähnelt – nur mit umgekehrter Zielrichtung. Während ein Kühlschrank dem Innenraum Wärme entzieht und nach außen abgibt, entzieht die Wärmepumpe der Umwelt Wärme und gibt sie gezielt an ein Heizsystem ab.
Funktionsweise einer Flusswasserwärmepumpe im Speziellen
Das Grundprinzip einer Wärmepumpe haben wir bereits beschrieben. Bei einer Flusswasser-Großwärmepumpe wird die Umweltwärme direkt dem Fluss entnommen.
Zunächst wird über Einlaufbauwerke Flusswasser entnommen und durch Wärmetauscher geleitet. Das Wasser kommt dabei nicht mit dem Kältemittel der Wärmepumpe in Berührung – die Wärmeübertragung erfolgt ausschließlich indirekt über Metallflächen.
Anschließend wird das nur geringfügig abgekühlte Wasser wieder in den Fluss zurückgeführt. Die im Wärmetauscher aufgenommene Energie lässt das Kältemittel in der Anlage verdampfen.
Das entstehende Gas wird anschließend in leistungsstarken Verdichtern komprimiert, wodurch Druck und Temperatur stark ansteigen. So entstehen Vorlauftemperaturen, die für Fernwärmenetze geeignet sind – häufig zwischen 80 und 120 °C.
Im nächsten Schritt gibt das erhitzte Kältemittel seine Energie an das Fernwärmewasser ab und kondensiert wieder zu Flüssigkeit. Über ein Expansionsventil entspannt sich das Kältemittel erneut, kühlt ab und beginnt den Kreislauf von vorn.
Der große Vorteil dieses Systems liegt in seiner Effizienz. Aus einer Kilowattstunde Strom entstehen mehrere Kilowattstunden nutzbare Wärme. In Verbindung mit zunehmend erneuerbarem Strom senken wir so die CO₂-Emissionen der Wärmeversorgung.
Unser Projekt: Eine Flusswasser-Großwärmepumpe für Düsseldorf
Im Rahmen unserer Arbeit an neuen Formen der Energiegewinnung planen wir von den Stadtwerken Düsseldorf – unter Einhaltung der Anforderungen gemäß der Bundesförderung für effiziente Wärmenetze (BEW) – den Bau einer Flusswasser-Großwärmepumpe am Standort unseres Kraftwerks Lausward. Dieser Standort bietet einen wesentlichen Vorteil: Die bestehende Infrastruktur zur Entnahme und Rückführung von Flusswasser ist bereits vorhanden und könnte die technische Umsetzung einer Flusswasser-Wärmepumpe maßgeblich erleichtern.
Eine erste Machbarkeitsstudie zur Nutzung des Rheins als Wärmequelle haben wir bereits durchgeführt. Ziel dieser Untersuchung war es zu prüfen, inwieweit der Einsatz von Großwärmepumpen technisch realisierbar ist. Dabei wurden die nutzbaren Wärmepotenziale aus dem Rheinwasser bewertet, insbesondere im Hinblick auf die Einspeisung in das Fernwärmenetz.
Der Beitrag der Flusswasserwärmepumpe zum Wärmeplan der Stadt Düsseldorf
Mit der Flusswasserwärmepumpe am Rhein schaffen wir einen zentralen Baustein für eine CO2-arme Wärmeversorgung unserer Stadt. Sie ergänzt weitere Maßnahmen wie die Abwärmenutzung oder die geplante Geothermie. Gemeinsam formen diese Technologien ein zukunftsfähiges Energiesystem für Düsseldorf.
Unser Anspruch ist klar: Wir wollen die Wärmeversorgung sicher, bezahlbar und gleichzeitig klimafreundlich gestalten. Die Flusswasser-Großwärmepumpe steht dabei sinnbildlich für den Wandel – weg von fossilen Brennstoffen, hin zu intelligent genutzter Umweltenergie direkt vor unserer Haustür.
Der Einsatz einer Flusswasser-Großwärmepumpe leistet einen wichtigen Beitrag zur Wärmewende: Die durch sie erzeugte Fernwärme senkt die CO₂-Emissionen in Düsseldorf pro Jahr deutlich.
Ein weiterer großer Vorteil einer Flusswasser-Großwärmpumpe ist die Nutzung des Kraftwerksstandortes an der Lausward. Duch die Nutzung bestehender Infrastruktur und Netzanbindung kann eine kostengünstige, reibungslose Einbindung ins Fernwärmenetz der Innenstadt erfolgen und unsere Wärme mit geringstmöglichem Aufwand dekarbonisiert werden.
Häufige Fragen zu Großwärmepumpen
Finanziert durch die Europäischen Union – NextGenerationEU.
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