Warmes wird wärmer und Kaltes wird kälter gepumpt

Mehr Effizienz, weniger Kohlendioxid: Fernwärme könnte noch umweltfreundlicher werden.

Wärmepumpentechnik für die Heizung zu Hause ist längst nichts Ungewöhnliches mehr. Doch für große Fernwärmenetze werden Wärmepumpen kaum eingesetzt. Forscher der Technischen Universität Wien haben jetzt das Potenzial von Wärmepumpen im Fernwärmebereich untersucht.

Das Ergebnis: In vielen Fernwärmenetzen könnte die Wärmepumpentechnik eine Effizienzsteigerung bringen, CO2-Emissionen sparen und obendrein das Stromnetz stabilisieren, indem sie falls nötig Überschussstrom aus alternativen Quellen nutzt. Bis 2050 könnte bis zu einem Drittel der Fernwärme aus Wärmepumpen stammen.

Wenn man kalte und warme Objekte in Kontakt bringt, gleichen sie ihre Temperaturen an. Eine Wärmepumpe hat die Aufgabe, das Gegenteil zu erreichen. Etwas Kaltes – etwa ein kühler Luftstrom – wird noch weiter abgekühlt, dabei wird Energie frei, die man nutzt, um etwas Warmes noch wärmer zu machen.

Das kann nach den Gesetzen der Thermodynamik freilich nie von selbst geschehen. Es ist nur möglich, wenn zusätzliche Energie aufgewendet wird, etwa in Form von elektrischem Strom. Wärmepumpen liefern dabei eine relativ große Wärmemenge mit geringem Aufwand an elektrischer Energie. So ist es naheliegend, darüber nachzudenken, ob man dieses Grundkonzept nicht auch dort einsetzen könnte, wo gewaltige Wärmemengen für viele Haushalte erzeugt werden müssen – nämlich im Fernwärmenetz.

„Es ist klar, dass die Emissionen im Energiesektor gesenkt werden müssen, und dazu können die Fernwärmenetze einen Beitrag leisten“, sagt TU-Forscher Gerhard Totschnig. „Wir haben unterschiedliche österreichische Fernwärmenetze analysiert und nachgerechnet, ob der Einsatz von Großwärmepumpen im Zeitraum 2030 bis 2050 technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist.“

Berücksichtigt wurden dabei auch Steuern und Netzgebühren und Projektionen über künftige Kosten von Energieträgern und CO2 -Emissionszertifikaten. Unter der Annahme eines hohen Anteils erneuerbarer Energieträger und niedriger CO2-Emissionen könne die Fernwärme einen bedeutenden Marktanteil erreichen, sagt Totschnig. Ein Vorteil des Einsatzes von Wärmepumpen wäre die Stabilisierung des Stromsystems: „Insbesondere in der Übergangszeit und im Sommer würde man Wärmepumpen genau dann einsetzen, wenn billiger Strom zur Verfügung steht. So könnten etwa Überschüsse genutzt werden, wenn Windkraftwerke gerade viel Energie liefern.“

„Wärmepumpen könnten das Stromnetz stabilisieren.“