Wie aus Industriekälte Wärme fürs Haus wird

Die Kommunen sind aufgefordert, ein Wärmeplanungskonzept zu erarbeiten. Eine aus der Kältetechnik kommende Idee ist vielleicht nicht ganz naheliegend, aber schlüssig und effizient: Städte und Gemeinden könnten prüfen, ob sie ein „kaltes“ Nahwärmenetz aufbauen, das die industrielle Kälteerzeugung einbezieht.

Die Städte Arnsberg und Sundern – Heimat von L&R Kältetechnik – verfolgen das Ziel, möglichst schnell klimaneutral zu werden, und planen den zügigen Ausbau sowohl von Windkraft als auch von Photovoltaik. Arnsberg hat sich das Jahr 2035 als Zielmarke für die Klimaneutralität gesetzt. Und alle Städte und Gemeinden in ganz Deutschland sind laut Heizungsgesetz aufgefordert, eine kommunale Wärmeplanung vorzulegen. Ein Ziel dabei ist es, den Hausbesitzern Alternativen zur hauseigenen Wämepumpe anzubieten.

Diese Regelung macht auch deshalb Sinn, weil Richtlinien und Gesetze üblicherweise „technologieoffen“ sein müssen. Das heißt: Sie dürfen nicht dazu führen, dass dem Anwender keine Wahl bleibt. Konkret: Wenn Öl- und Gasheizungen verboten werden, bleibt aktuell faktisch nur die Wärmepumpe.

Nahwärmenetz als Alternative

Ehrlicherweise muss man sagen: So viele andere Optionen gibt es auch nicht. Oft wird ein Fernwärmenetz genannt. Aber Städte mit eigenem Heizkraftwerk oder mit einer Müllverbrennungsanlage, die (Ab-)Wärme zu Heizzwecken verteilen können, sind eher die Ausnahme als die Regel. Und wo eine solche Wärmequelle vorhanden ist, wird es Jahre dauern und sehr großen Bauaufwand erfordern, bis das nötige Verteilnetz zu den Endverbrauchern „steht“.

Was sich als (nahezu einzige) Alternative anbietet, ist ein Nahwärmekonzept. Hier wird auf kleinteiliger Ebene geprüft: Ist es finanziell und energetisch sinnvoll, eine Heizzentrale zu errichten, in der zum Beispiel eine Holzhackschnitzelheizung oder eine andere Biomasseheizung ein begrenztes Gebiet mit Wärme versorgt? Gibt es regenerative Wärmequellen (Erdwärme, Solarkollektoren), die dann integriert werden können? Ebenso kann Abwärme aus der industriellen Produktion vor Ort ggfs. noch temperiert und in das lokale Netz eingespeist werden. Dann verringern sich die Heizkosten und die energetischen Ressourcen werden sinnvoll genutzt. Die Wärmeübertragung erfolgt mit Wasser.

Ein innovatives Konzept: Kalte Nahwärme – auch aus Industrieprozessen

Ein gar nicht so neues, aber immer noch innovatives und nicht so häufig angewandtes Wärmekonzept, über das aktuell viel diskutiert wird, ist die „kalte Nahwärme“. Hier kommt statt Wasser Sole im Temperaturbereich von 15 bis 25 °C als Wärmeübertragungsmedium zum Einsatz. Welche Vorteile ein solches Konzept hat, erläutert Burkhard Rüßmann, geschäftsführender Gesellschafter von L&R Kältetechnik (Sundern): „Niedertemperaturwärmenetze weisen nur geringe Übertragungsverluste auf, sie arbeiten also sehr effizient. Außerdem gibt es– insbesondere in der industriellen Produktion – Bezugsquellen für solche „kalte“ Wärme. Dazu gehört die Kältetechnik, genauer gesagt die Abwärme aus dem Rückkühlungsprozess. Wir haben schon weit fortgeschrittene Projekte in Arbeit, die diese Wärmequelle nutzen.“

Anhebung der eingespeisten Temperatur mit Wärmepumpen

Diese Wärmeenergie allein reicht selbstverständlich nicht aus, um Gebäude zu beheizen. Sie kann aber dezentral bei den einzelnen Abnehmern mit hocheffizienten Wasser-Wasser-Wärmepumpen auf Heiztemperaturen von z.B. 60 °C angehoben werden. Das entspricht einem optimalen Temperaturniveau nicht nur für Wohngebäude (auch für Altbauten), sondern z.B. auch für Schwimmbäder und Schulen.
Die Leistungszahlen solcher Wärmepumpen (COP) liegen selbst im Winter zwischen 4 und 5, so dass es sich hier ebenfalls um eine energieeffiziente Technologie handelt.

Die technischen Möglichkeiten für solche „kalten“ Nahwärmenetze sind seit Langem vorhanden, realisiert wurden sie bislang eher selten. Mit der Verpflichtung der Kommunen zur Wärmeplanung dürfte sich das nun ändern.

Natürlich muss die Realisierung auf politischer Ebene beschlossen werden. Wenn ein solches Konzept diskutiert wird, ist es aber – wie das Beispiel zeigt – sinnvoll, die Integration von industriellen Kälteanlagen zu prüfen. Dabei können „große“ Lösungen für Quartiere oder eher kleine mit der Bereitstellung von Nahwärme in einem Industriegebiet umgesetzt werden. Die beteiligten Betriebe profitieren dabei u.a. davon, dass ihre Kälteerzeugung nochmals effizienter wird, weil die Abwärme sinnvoll von Dritten genutzt wird. Außerdem reduzieren sich auch für sie die Energiekosten, und ihre CO₂-Bilanz verbessert sich.

Eine gute Idee für industriell geprägte Regionen

Das Beispiel zeigt: Die Planung „kalter“ Nahwärmenetze und – wenn ein solches Netz geplant wird – die Einbeziehung der Kältetechnik kann ein tragfähiges Konzept für eine Wärmeplanung sein.

Eine Voraussetzung muss allerdings erfüllt sein, und die ist – unter anderem – in Südwestfalen gegeben. Je stärker die betreffende Region bzw. das Quartier von Industrie geprägt ist und je mehr es sich um Industrie handelt, die Kälte erzeugen, desto besser funktioniert dieser Plan. In Südwestfalen sind die Kunststoff- und die Metallverarbeitung sowie die Oberflächentechnik stark vertreten, und sie benötigen Prozesskälte für zentrale Prozesse wie z.B. Spritzgießen, CNC-Bearbeitung, Extrudieren und Galvanisieren. Es handelt sich hier also sozusagen um eine „Modellregion“ für kalte Nahwärmenetze, die Abwärme aus der Kälteerzeugung nutzt.

Bei der Bewertung, im welchem Umfang vorhandene Kälteanlagen in ein kommunales Wärmekonzept sinnvollerweise einbezogen werden können, geben die Experten von L&R Kältetechnik gern eine Empfehlung ab. Sie haben auch Erfahrung bei der Integration von Wärmepumpen in die industrielle Kälteversorgung.