Kalte Nahwärme
Wir setzen auf kalte Nahwärme!
Diese ist mit Hilfe von Wärmepumpen ab dem ersten Tag emissionsfrei!
Die Energiewende
Die Wärmewende in Deutschland stellt eine bedeutende Gelegenheit zur CO2-Einsparung dar. Um die Klimaziele zu erreichen, ist es entscheidend, effiziente und zugleich kostengünstige Energieversorgungslösungen für eine breite Bevölkerungsschicht zu entwickeln. Eine innovative Methode hierfür ist die Nutzung von Abwärme auf niedrigem Temperaturniveau durch kalte Nahwärmenetze. Diese Netzwerke bieten im Vergleich zu konventionellen Heizmethoden, die oft umweltschädlich und ineffizient sind, eine umweltfreundlichere und effizientere Alternative. Kalte Nahwärmenetze nutzen niedrige Temperaturen zur Wärmeübertragung und können diverse Energiequellen einbeziehen. Dies macht sie nicht nur flexibel, sondern auch wirtschaftlich attraktiv. Der Einsatz dieser Technologie bietet einen deutlichen Vorteil gegenüber traditionellen, auf fossilen Brennstoffen oder Kernenergie basierenden Systemen.
Die Technologie
Erdwärme, auch als Geothermie bekannt, ist eine erneuerbare und umweltfreundliche Energiequelle, die nicht auf fossilen Brennstoffen basiert und somit keine Treibhausgase freisetzt. Sie nutzt die natürliche Wärme aus dem Erdinneren, um Wärme zu erzeugen, was die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduziert und einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leistet. Durch die Erschließung des Bodens bis zu einer Tiefe von 200 Metern mittels eines Erdsondenfeldes kann diese Wärme als Energiequelle und saisonaler Speicher genutzt werden, der im Sommer Wärme speichert und im Winter zur Verfügung stellt. Ein innovatives Wärmenetz ermöglicht effizienten Wärmetransport zu dezentralen Wärmepumpen, die die Temperatur für den Bedarf einzelner Gebäude anpassen. Zusätzlich bietet das Netz Potential zur Nutzung von Abwärme, z.B. aus Rechenzentren, und kann bei Eigenversorgung mit Strom aus erneuerbaren Quellen eine kostengünstige, sogar kostenfreie Wärmeversorgung ermöglichen.
Das kalte Nahwärmenetz zur Wärme- und Kältebereitung besteht aus vier, bzw. idealerweise fünf Grundkomponenten. Das ist zunächst die Wärmepumpe (1), welche den Bedarf an Heiz- oder Kühlenergie reguliert. Die Wärmepumpe ist angeschlossen an das kalte Netz (2), welches die gespeicherte Erdwärme von den Erdsonden (3) zu den Wärmepumpen der Abnehmer bringt. Der Abwärmeanschluss (4) verbindet das Netz mit zusätzlich nutzbaren Wärmequellen, die zum Beispiel bei Kühlsystemen entstehen. Um eine komplett emissionsfreie Wärmeproduktion zu erhalten, sollte die Wärmepumpe mit selbst produziertem oder gekauftem Ökostrom (5) betrieben werden.
Abwärmepotentiale
Viele Unternehmen oder Industrien produzieren stromintensiv enorme Mengen an Abwärme und geben diese ungenutzt an die Umgebung ab. Dabei kann diese Abwärme in einem kalten Nahwärmenetz effizient und umweltschonend gespeichert und wiederverwendet werden. Dazu wird lediglich ein Wärmetauscher in die Abwärme eingebaut und mit dem kalten Nahwärmenetz verbunden. Geeignete Unternehmen sind zum Beispiel, solche, die Kühlmaschine nutzen, oder anderweitig Abwärme in die Luft abgeben (Rechenzentren, Lebensmittelindustrie). Aber auch Wärme in anderen Formen kann genutzt werden, wie zum Beispiel der Ablauf aus Kläranlagen.
Abwärme aus Rechenzentren
Rechenzentrum als Abwärmequelle mit
Wärmetauscher
Rechenzentren müssen ganzjährig ihre Server kühlen. Normalerweise wird die Abwärme an die Außenluft abgegeben. Über Wärmetauscher im Kühlkreislauf der Rechenzentren greifen wir die Abwärme ab und speisen sie auf einem Temperaturniveau von meist 15-20 °C in unser Netz ein.
Dezentrale Wärmepumpen für die benötigte Vorlauftemperatur und maximale Effizienz
Wärmenetz für Verteilung
Die Abwärme wird auf niedrigem Temperaturniveau mit geringen Energieverlusten transportiert. Für das Netz verwenden wir sehr robuste und langlebige PE100 Rohre, wie sie für Wasserleitungen Standard sind.
Die Wärmepumpen entziehen dem Abwärmenetz die benötigte Heizenergie von einem stabilen Temperaturniveau und stellen für jedes Gebäude die Vorlauftemperatur bereit, die wirklich benötigt wird. Dabei gilt: so niedrig wie möglich, so hoch wie nötig. Der reduzierte Temperaturhub erhöht die Effizienz der Wärmepumpen erheblich, sorgt für hohe COPs (Wirkungsgrad) und minimiert so den Stromverbrauch.
Rechenzentrum
Abwärme des Rechenzentrums wird über Wärmetauscher abgenommen.
Wärmenetz
Abwärme des Rechenzentrums wird im Quartier verteilt.
Spitzenlasterzeuger für wirtschaftliche Auslegung und höchste Versorgungssicherheit
Wärmepumpen sind effizient, aber in der Anschaffung kostet die Leistung relativ viel, während hohe Leistungen bei fossilen Heizungen günstig sind, der Betrieb dann aber teuer wird. Wir installieren bivalente Systeme, in denen Wärmepumpen die Grundlast decken und meistens Gaskessel, teils auch Öl oder Heizstäbe die Spitzenlast übernehmen. So können wir 80-95 % dekarbonisierte Heizenergie über relativ kleine, günstige und gut ausgelastete Wärmepumpen bereitstellen, während die Gas- oder Ölkessel nur an sehr kalten Tagen phasenweise zuheizen müssen (Spitzenlast). Sollte eine Wärmepumpe ausfallen, stehen die Spitzenlasterzeuger als Redundanz zur Verfügung und können die Heizlast übernehmen. So ist die Versorgungssicherheit bestens gewährleistet und die Stärken der jeweiligen Technologien werden ausgespielt.
Beheizte Gebäude
Vielfältige Wärmekunden: Wohnen, Büros, Gewerbe, Krankenhäuser, ...
Heizungsräume
Netzanschluss, Wärmepumpe, Spitzenlasterzeuger, Pufferspeicher