Ein Biomasse-Fernwärmenetz, das Windkraft und Wärmepumpe kombiniert

Wärmepumpenlösungen für Quartiere, Bauten der öffentlichen Hand, Industrie, Gewerbe und Nah- und Fernwärme, das war der Fokus an der 5. internationalen Grosswärmepumpen-Tagung im österreichischen Linz vom 15./16 September 2021. Präsentiert wurden neue Trends und Technologien. Zum Beispiel ein Fernwärmeprojekt, das Windkraft, Wärmepumpe und Biomasse-Feuerung kombiniert.

Rita Kobler, Fachspezialistin für erneuerbare Energien im Bundesamt für Energie hat in ihrem Referat die rechtlichen Rahmenbedingungen und den Entwicklungsstand in der Schweiz aufgezeigt. Energeiaplus wollte von ihr wissen, was sie am Kongress besonders beeindruckt hat.

Rita Kobler, Fachspezialistin Erneuerbare Energie, Bundesamt für Energie

Rita Kobler: Besonders beeindruckt hat mich eine Präsentation von Matthias Lehner, von Energie Burgenland Green Energy GmbH. Sie haben ein neues Konzept realisiert, das die Sektorkoppelung verbessert und die Effizienz erhöht. So stelle ich mir die Zukunft vor.

Wie das?

Energie Burgenland betreibt das Biomasse Fernwärmenetz Neusiedl am See und 17 Windenergieanlagen. Im Winterhalbjahr lieferte die Holzfeuerung mit einem Gas-Spitzenlastkessel, je nach Aussentemperatur, eine Wärmeleistung zwischen 2 und 3.5 MW ans Fernwärmenetz. Im Sommerhalbjahr waren es nur 0.3 bis 1.5 MW.

Die 17 Windenergieanlagen produzieren Strom. Die elektrische Leistung variiert zwischen 0 und 30 MW. Weil die Einspeisevergütung weggefallen ist, wurde ein neues Konzept gesucht. Mit dem neuen Konzept wird im Sommer Windenergie für die Luft/Wasser-Wärmepumpen verwendet, im Winter entzieht eine Wärmepumpe mit Windstrom Wärme aus dem Abgas der Holzfeuerung und erhöht die Effizienz der Biomasse-Feuerung.

Die Wärmepumpe entzieht im Winter mit Windstrom Wärme aus dem Abgas der Holzfeuerung. Können Sie das noch etwas genauer erklären?

Sie haben eine direkte Stromleitung von der Windkraftanlage zur Fernwärme-Energiezentrale erstellt und dazwischen einen Stromspeicher eingebaut. In der Fernwärme-Zentrale wurde neu im Kamin der Holzfeuerung zwei Abgas-Wärmepumpen eingebaut, die im Winterhalbjahr, wenn die Holzfeuerung in Betrieb ist, die Energieausbeute aus dem Brennstoff Holz erhöhen. Vorher wurde 180°C warmes Rauchgas an die Aussenluft abgegeben.

Dieses Abgas enthielt auch Wasser, weil Holz einen gewissen Wassergehalt hat. Das Wasser aus dem Holz geht beim Verbrennen in den Rauch und mit diesem über den Kamin an die Aussenluft. Entzieht nun eine Wärmepumpe im Kamin der Holzfeuerung Wärme, so kann die heisse Temperatur im Kamin genutzt werden und das im Rauch enthaltene Wasser kondensiert. Bei jeder Kondensation wird Wärme frei. Wird die gleiche Holzmenge verbrennt, wird heute mehr Energie daraus gewonnen. Das neue Konzept ermöglicht zudem, dass die Energie Burgenland Green Energy GmbH den Spitzenlast-Gaskessel ausser Betrieb nehmen konnte.

Und wie funktioniert die Anlage im Sommer?

Im Sommer wird die Wärmeenergie neu von zwei Luft/Wasser-Wärmepumpen betrieben. Luft/Wasser-Wärmepumpen sind vor allem im Sommer sehr effizient. Sie ermöglichen die direkte Nutzung der Windenergie. Dies auch, weil noch zwei Wärmespeicher von mit je 150m3 zur Verfügung stehen. Die Strom- und Wärmespeicher ermöglichen, die Windstromproduktion und den Wärmepumpen-Betrieb zu koppeln.

Das bedeutet, Holz und Wärmepumpen ergänzen sich?

Genau. Die verschiedenen zur Verfügung stehenden Energieressourcen werden clever und effizient kombiniert. Neu wird kein Gas mehr benötigt. Das eingesparte Holz kann nun an einem anderen Ort zur Substitution fossiler Energieträger verwendet werden.

Was ist Ihnen sonst noch aufgefallen an diesem Kongress?

Gross-Wärmepumpen eignen sich für die Wärmeversorgung über thermische Netze sowie für industrielle Prozesse. Es ist wichtig, dass man kritisch hinterfragt, ob die bis anhin eingestellten Temperaturen nötig sind. Denn: Mit jedem Grad weniger, das die Wärmepumpe bereitstellen muss, wird sie um rund 2,5 Prozent effizienter.

Können Sie da ein konkretes Beispiel nennen?

Ja, das Austrian Institut of Technology hat in einem Forschungsprojekt aufgezeigt, dass eine Wärmepumpe, die 70 Grad Abwärme aus der Keramik-Brennung zur Verfügung hat, damit 160 Grad Wärme fürs Trocknen der Keramik produzieren kann. Beeindruckend!

Allerdings: In der Praxis läuft die Wärmepumpe bei 140 Grad. Es hat sich nämlich gezeigt, dass auch 140 Grad ausreichen, um den Trocknungsprozess im gewünschten Zeitrahmen durchzuführen. Das heisst: Man kann auch da enorm Energie sparen.

Die Grosswärmepumpen-Kongress ist ein Anlass der drei Wärmepumpenverbände Österreich, Deutschland und der Schweiz. An der Tagung nehmen Fachleute aus der Forschung, des Installationsgewerbes, Wärmepumpen-Hersteller und –Betreiber sowie Behördenvertreter und –vertreterinnen.

Brigitte Mader, Kommunikation, Bundesamt für Energie