Anteilssteigerung auf 30 Prozent Wärmepumpen für Fernwärmenetze

Das Ergebnis des Forschungsprojektes der TU Wien: In vielen Fernwärmenetzen könnte die Wärmepumpentechnik eine wesentliche Effizienzsteigerung bringen, CO₂-Emissionen sparen und durch Nutzen von überschüssigem Strom aus alternativen Quellen das Stromsystem stabilisieren.

Warmes noch wärmer, Kaltes noch kälter

Bringt man kalte und warme Objekte in Kontakt, gleichen sie ihre Temperaturen an. Eine Wärmepumpe hat die Aufgabe, das Gegenteil zu erreichen. Heißt etwas Kaltes, wie etwa einen kühlen Luftstrom, noch weiter abzukühlen. Bei diesem Vorgang wird Energie frei, die dafür genutzt werden kann, um etwas Warmes noch wärmer zu machen. Nach den Gesetzen der Thermodynamik kann so etwas nie ganz von selbst geschehen, das wird erst durch die zusätzliche Aufwendung von Energie, wie in Form von Strom, möglich. Wärmepumpen liefern somit eine große Wärmemenge mit geringem Aufwand an elektrischer Energie.

Es ist also naheliegend darüber nachzudenken, dieses Grundkonzept auch in Fernwärmenetzen einzusetzen. Denn dort muss eine sehr große Wärmemenge für viele Haushalte erzeugt werden. Somit könnten auch die Fernwärmenetze zu einer Senkung der CO₂-Emissionen des Energiesektors beitragen.

Im laufe der Forschung wurden unterschiedliche österreichische Fernwärmenetze analysiert und nachgerechnet, ob der Einsatz von Großwärmepumpen im Zeitraum 2030 bis 2050 technisch und ökonomisch sinnvoll ist. Zu berücksichtigen sind dabei allerdings nicht nur die stündlich aufgelösten Simulationen der zu erwartenden Effizienzen von Strom zu Wärme, sondern auch Steuern, Netzgebühren und Projektionen über künftige Kosten von Energieträgern und CO₂-Emissionszertifikaten. Entscheidend ist auch die Verfügbarkeit von günstigen Niedertemperaturwärmequellen und die Konkurrenz zu anderen Wärmequellen in der jeweiligen Region. Deshalb hängt die Wirtschaftlichkeit und das Potential von Wärmepumpen von den Gegebenheiten im Einzelfall ab und muss genau durchgerechnet werden.

Wärmepumpen bereits 2030 wirtschaftlich

Gerhard Totschnig, teil des Forscher-Teams, ist sich sicher dass wenn Szenarien eines zukünftigen Energiesystems, mit hohem Anteil erneuerbarer Energieträger und niedrigen CO₂-Emissionen entwickelt werden, klar wird dass Großwärmepumpen in der Fernwärme einen bedeutenden Marktanteil erreichen können. In den meisten Fernwärmenetzen, so ergaben die Analysen, wird ein Einsatz von Wärmepumpen bereits im Jahr 2030 wirtschaftlich sein. Wie stark sie eingesetzt werden, hängt auch davon ab, wie sich die Brennstoff- und CO₂-Preise entwickeln. Der Experte ist sich sicher: „Wenn man von einer starken Dekarbonisierung des Energiesystems ausgeht, dann ist ein Anteil der Wärmepumpen an der Fernwärmeerzeugung großteils zwischen zehn und 30 Prozent, je nach Fernwärmenetz unterschiedlich, im Jahr 2050 zu erwarten.“ Besonders bei größeren Biomasse-Heizwerken und Biomasse-KWK-Anlagen sind Wärmepumpen, speziell in Kombination mit Rauchgaskondensation, eine wirtschaftliche Lösung.

Ein Vorteil des Einsatzes von Wärmepumpen wäre die Stabilisierung des Stromsystems. Laut Gerhard Totsching, insbesondere in der Übergangszeit und im Sommer. Denn dann würde man Wärmepumpen genau zu dem Zeitpunkt einsetzen, wenn billiger Strom zur Verfügung steht. So könnten Überschüsse genutzt werden, wenn Windkraftwerke gerade viel Energie liefern. So könnte auch ein wichtiger Beitrag für ein flexibleres, stabiles Stromnetz mit einem hohen Anteil an erneuerbarer Energie geliefert werden.