Eine CO2-basierte Meerwasser-Wärmepumpe mit einer Leistung von 70 MW, die mit Wind- und Solarenergie betrieben wird, ist in Dänemark in Betrieb gegangen. Die Anlage soll 25.000 Haushalte beheizen und die CO2-Emissionen um 120.000 Tonnen pro Jahr reduzieren und damit als Modell für die globale Umstellung auf saubere Energie dienen.
Die Anlage wurde von MAN Energy Solutions als Ersatz für ein Kohlekraftwerk konzipiert, das jährlich 1,2 Millionen Tonnen CO2 emittierte. Die Pumpe arbeitet mit flüssigem CO2, das in Dampf umgewandelt und unter Druck gesetzt wird, um Wärme zu erzeugen, und integriert einen Holzschnitzelkessel und zusätzlich einen Elektrokessel für den Spitzenbedarf. Das CO2 wird als Kältemittel im geschlossenen Systemkreislauf verwendet und ist toxikologisch und ökologisch unbedenklich. Dies ist besonders relevant für die Anlage am Wattenmeer – einem UNESCO-Weltnaturerbe mit einem sensiblen Ökosystem.
4000 Liter Meerwasser pro Sekunde
Die Anlage entnimmt pro Sekunde 4.000 Liter Wasser aus der Nordsee und entzieht dem Wasser mit einem Wärmetauscher etwa drei Grad Wärme. Diese Wärme wird auf das Kältemittel Kohlendioxid übertragen, das daraufhin verdampft und gasförmig wird. Das Gas wird dann auf einen Druck von 120 Bar komprimiert und dabei erhitzt. Die benötigte elektrische Energie wird durch Windkraftanlagen bereitgestellt. Über einen zweiten Wärmetauscher wird die Wärme des Kohlendioxids an das Heizungswasser abgegeben. Die Funktionsweise ist dem eines Kühlschranks ähnlich – nur eben umgekehrt. Dabei haben Wärmepumpen, die die Wärme aus dem Wasser statt der Luft entnehmen, den Vorteil, dass die Ausgangstemperatur höher ist. Meerwasser ist im Winter oft wärmer als die Luft, das Gleiche gilt für Flüsse und Seen.
Das innovative Wärmepumpensystem besteht aus zwei ölfreien, hermetisch geschlossenen Motor-Kompressor-Einheiten. Diese Aggregate arbeiten mit Hochgeschwindigkeitsmotoren und aktiven Magnetlagern, was den Bedarf an Öl eliminiert hat und den Wartungsaufwand reduziert. Darüber hinaus ist das System für die Fernüberwachung, Datenanalyse und Diagnose ausgestattet, um eine optimale Leistung und Effizienz zu gewährleisten.
Leistungsausgleich von schwankender Stromerzeugung
Darüber hinaus ermöglicht das System einen schnellen Leistungsausgleich des Stromnetzes und unterstützt so die Integration von schwankender Stromerzeugung wie Solar- und Windenergie. Die Großwärmepumpe kann mehrfach am Tag ein- und ausgeschaltet werden, um auf Bedarfsschwankungen zu reagieren.
Die Installation der Wärmepumpe in der Region Westjütland am dänischen Festland, die von nahe gelegenen Wind- und Solarparks gespeist wird, begann im Juni 2023. Man hofft, dass andere Städte diesem Beispiel folgen werden: Der Einsatz innovativer Wärmepumpen in industriellem Maßstab zur Bereitstellung nachhaltiger Wärme solle eine Blaupause für die ganze Welt sein.
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Bild: MAN
