Vorbild? Europas größte Flusswasser-Wärmepumpe

Nicole Weinhold

Gerade kommunale Energieversorger stehen unter Druck: Sie müssen fossile Energieträger ersetzen, gleichzeitig Versorgungssicherheit gewährleisten und die Kosten für Kunden beherrschbar halten.

Ein Projekt in Köln könnte nun zeigen, wie dieser Spagat gelingen kann. Mit dem Beginn der Hauptbauphase für Europas größte Flusswasser-Wärmepumpe startet die Rheinenergie eines der ambitioniertesten Fernwärmeprojekte Deutschlands. Rund 280 Millionen Euro investiert das Unternehmen am Standort Köln-Niehl in eine Anlage, die ab 2028 bis zu 50.000 Haushalte mit dekarbonisierter Wärme versorgen soll. Doch die eigentliche Bedeutung des Vorhabens reicht weit über die Domstadt hinaus: Für Energieversorger könnte das Projekt zu einer Blaupause für die Wärmewende werden. Die Grundidee ist ebenso einfach wie wirkungsvoll. Statt Wärme durch die Verbrennung von Erdgas oder anderen fossilen Energieträgern zu erzeugen, nutzt die Anlage die im Rhein gespeicherte Umweltwärme.

Dazu wird Flusswasser entnommen und seine thermische Energie über einen Wärmepumpenprozess auf ein Kältemittel übertragen. Verdichter erhöhen anschließend Druck und Temperatur des Kältemittels so stark, dass Fernwärmewasser auf Temperaturen von mehr als 100 Grad Celsius erhitzt werden kann. Das leicht abgekühlte Rheinwasser wird danach wieder in den Fluss zurückgeführt.

Die Anlage besteht aus drei Modulen mit jeweils 50 Megawatt Leistung und erreicht damit eine Gesamtleistung von 150 Megawatt. Damit zählt sie zu den größten Wärmepumpensystemen Europas.

Die Anlage besteht aus drei Modulen mit jeweils 50 Megawatt Leistung.

Der entscheidende Vorteil liegt in der Effizienz. Für jede eingesetzte Einheit Strom gewinnt die Anlage zusätzlich zwei bis drei Einheiten Umweltenergie aus dem Rhein. Dadurch entsteht deutlich mehr nutzbare Wärme, als elektrisch eingespeist wird. Gleichzeitig sollen jährlich mindestens 100.000 Tonnen Treibhausgase gegenüber einer fossilen Wärmeerzeugung eingespart werden.

Für Energieversorger besonders interessant ist jedoch nicht allein die Größe der Anlage, sondern das Betriebskonzept dahinter. Die Wärmepumpe ersetzt die bestehende Infrastruktur nicht vollständig. Stattdessen wird sie mit den vorhandenen Gas-und-Dampf-Kraftwerken (GuD) am Standort kombiniert. Beide Technologien ergänzen sich abhängig von den jeweiligen Marktbedingungen.

Wenn Wind- und Solaranlagen viel Strom produzieren und die Börsenpreise niedrig sind, übernimmt die Wärmepumpe die Wärmeversorgung. Steigen die Strompreise hingegen deutlich an, können die GuD-Anlagen wirtschaftlicher arbeiten und gleichzeitig Strom sowie Wärme bereitstellen.

Dieses sogenannte hybride Erzeugungsmodell bietet mehrere Vorteile: Optimierung der Wärmeerzeugungskosten; Nutzung günstiger Stromüberschüsse aus erneuerbaren Energien; höhere Versorgungssicherheit durch mehrere Erzeugungsoptionen; geringere Abhängigkeit von einzelnen Energieträgern; Stabilisierung der Fernwärmepreise.

Gerade dieser Aspekt könnte für viele Stadtwerke entscheidend sein. Die Wärmewende wird häufig als Kostenproblem diskutiert. Köln zeigt dagegen einen Ansatz, bei dem die Flexibilität des Energiesystems selbst zum wirtschaftlichen Vorteil wird.

Fernwärme verbindet Sektoren

Das Projekt verdeutlicht zugleich einen grundlegenden Wandel im Energiesystem. Fernwärmenetze entwickeln sich zunehmend zu einer Plattform, auf der unterschiedliche Energiequellen zusammengeführt werden. Großwärmepumpen können dabei als flexible Stromverbraucher agieren. Sie nehmen überschüssigen Strom aus Wind- und Solaranlagen auf und wandeln ihn in Wärme um. Dadurch entsteht eine wichtige Verbindung zwischen Strom- und Wärmesektor.

Für Netzbetreiber und Energieversorger eröffnet dies neue Möglichkeiten. Anstatt erneuerbare Stromüberschüsse abzuregeln, können diese produktiv genutzt werden. Fernwärmesysteme werden damit zu einem wichtigen Instrument für die Integration erneuerbarer Energien. Insbesondere große Städte verfügen häufig über bislang ungenutzte Umweltwärmequellen wie Flüsse, Seen, Hafenbecken oder Kläranlagen.

280 Millionen Euro investiert Rhein­energie am Standort Köln-Niehl in eine Anlage, die ab 2028 bis zu 50.000 Haushalte mit de­karbonisierter Wärme versorgen soll.

Nicht jede Kommune kann das Kölner Modell eins zu eins übernehmen. Der Standort Niehl bringt mehrere Voraussetzungen mit, die für den Erfolg des Projekts wichtig sind. Zum einen steht mit dem Rhein eine ganzjährig verfügbare Wärmequelle zur Verfügung. Zum anderen verfügt der Standort über leistungsfähige Stromanschlüsse bis zur 380-kV-Ebene sowie direkten Zugang zum größten Fernwärmenetz der Rheinenergie.

Von Dänemark lernen

Während Großwärmepumpen in Deutschland noch als innovative Technologie gelten, gehören sie in Skandinavien bereits zum Alltag. Der Generalunternehmer Everllence hat unter anderem eine Großwärmepumpe im dänischen Esbjerg realisiert und arbeitet derzeit an einer noch größeren Meerwasserwärmepumpe im dänischen Aalborg.

Der Kölner Baustart markiert deshalb mehr als nur ein einzelnes Infrastrukturprojekt. Er signalisiert, dass Technologien, die sich in anderen europäischen Ländern bewährt haben, nun auch im deutschen Markt in industriellem Maßstab ankommen.

Mit der Flusswasser-Wärmepumpe in Köln entsteht eines der sichtbarsten Wärmewende-Projekte Deutschlands. Sein Wert liegt in dem dahinterstehenden Systemansatz. Für viele Energieversorger dürfte Köln vor allem eines sein: ein Reallabor für die Fernwärme der Zukunft. Gelingt das Projekt wie geplant, könnte der Rhein nicht nur 50.000 Haushalte mit klimafreundlicher Wärme versorgen, sondern auch den Weg für zahlreiche ähnliche Vorhaben in Deutschland ebnen.