30 MW Wärme aus Abwasser

Ammoniak-Wärmepumpen für Malmö

Um die Treibhausgasemissionen aus der Wärmeversorgung einer schwedischen Stadt spürbar zu reduzieren, dachte ein großes Energieversorgungsunternehmen, das energieeffiziente Wärmepumpen einsetzt, um. Nach einem Test wurde eine Kläranlage als beste Quelle für die Beheizung von Häusern angesehen – ein innovativer und außergewöhnlicher Ansatz, um aus Abfällen nutzbare Energie zu gewinnen.

Unter dem Motto „Clean 2025“ arbeitet der Energiekonzern E.ON Schweden an ehrgeizigen Klimaschutzzielen, die er sich 2017 gesetzt hat. E.ON Schweden will seinen Kunden bis 2025 100 % zurückgewonnene oder erneuerbare Energie zur Verfügung stellen und hat entsprechende Maßnahmen entwickelt, um dieses Ziel zu erreichen.

Als ideale Option entschied sich das Unternehmen 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 GEA-Wärmepumpen neben einer Kläranlage und einer Müllverbrennungsanlage im Hafengebiet der Stadt Malmö installiert, wo sie nun 8 % der Gesamtenergie für ca. 100.000 Haushalte liefern. Das entspricht dem Jahresverbrauch von 10.000 Haushalten und trägt zu einer CO2-Einsparung von circa 50.000 Tonnen pro Jahr bei.

Stromgewinnung aus Abwasser

Wärmepumpen werden schnell 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 71 ˚C liefern müssen.

Ammoniak als Schlüssel für eine nachhaltige Zukunft

Da die Verwendung fluorierter Kältemittel schrittweise reduziert wird, um die europäische F-Gas-Verordnung zu erfüllen, werden natürliche Kältemittel immer beliebter. 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 % bis 2030 vorsieht, sowie das Verständnis und die Verpflichtung des Unternehmens gegenüber seinen umweltbewussten Kunden.

Es ist zwar nicht das erste Mal, dass Wärmepumpen in Schweden eingesetzt werden, aber das Projekt in Malmö ist das erste im Land, bei dem Ammoniak als natürliches Kältemittel zum Einsatz kommt.

Mats Egard, Projektleiter bei E.ON Värme Sverige AB, sagte: „Es wäre günstiger gewesen, eine R134a-Wärmepumpe zu installieren. Aber wir haben nicht an dieses Kältemittel für die Zukunft geglaubt, weil wir zu 100 % auf erneuerbare Energien umsteigen werden. Wir werden bis 2025 Fernwärme­energie liefern, die entweder wiederverwertet oder erneuerbar ist.“ Kenneth Hoffmann, Produktmanager Wärmepumpen bei GEA, fügte hinzu: „Das natürliche Kältemittel Ammoniak ist der Weg in eine nachhaltige Zukunft.“

Mit der Aufgabe warm werden

Kenneth Hoffmann erläutert die Technologie, die hinter der Wärmepumpentechnologie steht. „Wir sind sprichwörtlich mit der Aufgabe warm geworden und haben sie zu einer Herzensangelegenheit gemacht“, so Hoffman. Die Technologie verändert die Fern- und Wohnungsheizung massiv 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 Kilowattstunde Strom, die von der Wärmepumpe verbraucht wird, 3,5 kWh Wärme für die Stadt erzeugt werden“, erläutert Hoffmann. 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.

Höhere Nachhaltigkeit

Die Wärmepumpentechnologie bietet energiesparende Vorteile, unabhängig von der Branche, in der sie eingesetzt wird, oder dem Ausmaß ihrer Nutzung. Sie kann 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 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 jedoch die Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, muss sich der Anteil sauberer Energietechnologien wie Wärmepumpen und Solarthermie laut International Energy Agency (IEA) bis 2030 auf mehr als ein Viertel des Verkaufs neuer Heizungsanlagen verdreifachen.

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