Eine Studie zeigt, dass das Wärmepotenzial aus Fließgewässern in Deutschland enorm ist. Die Würzburger Verkehrs- und Versorgungs-GmbH kalkuliert deswegen für ihren Wärme-Transformationsplan eine Fluss-Wärmepumpe mit ein.

Fluss-Wärmepumpen besitzen in Deutschland ein enormes Potenzial: Studien zeigen, dass sie bis zu 94 Prozent des Wärmebedarfs im Niedertemperaturbereich decken könnten – effizienter als Luftwärmepumpen und ökologisch vorteilhaft. Trotz rechtlicher Hürden planen Stadtwerke wie in Würzburg ihren Einsatz als Teil langfristiger Transformationspläne.

Christian Seidel ist Leiter der Arbeitsgruppe Regenerative Energie am Institut für Statik und Dynamik an der Technischen Universität Braunschweig. Er hat die Studie zum Wärmepotenzial von Fließgewässern begleitet. netzwerk hat ihn zu den Hintergründen und Ergebnissen befragt.

Weshalb hat die TU Braunschweig das Potenzial von Fluss-Wärmepumpen untersucht?

Unser Energieversorger vor Ort, BS|Energy, hat uns gebeten, das Wärmepotenzial unserer beiden Flüsse Oker und Schunter zu analysieren. BS|Energy muss, wie alle Energieversorger, im Zuge der Dekarbonisierung alle Möglichkeiten untersuchen, den CO2-Ausstoß ihrer Wärmeversorgung zu reduzieren. Das Ergebnis hat überrascht: Braunschweig kann 47 Prozent des Raumwärmebedarfs der Haushalte mit der Wärme, die den Flüssen entzogen wird, decken. Die erzeugbare Heizenergie, also die Umweltwärmequelle zuzüglich der elektrischen Antriebsleistung zum Betrieb der Großwärmepumpe, könnte sogar 70 Prozent des Raumwärmebedarfs der Haushalte

bereitstellen. Vom Potenzial her könnte damit aus der Flusswärme die gesamte Fernwärmeerzeugung erfolgen, die in Braunschweig circa 30 Prozent der Wärmeerzeugung ausmacht. Das Potenzial ist also riesig, obwohl Oker und Schunter eher kleine Flüsse sind.

Das Ergebnis hat Sie bewogen, sich generell das Potenzial in Deutschland anzuschauen?

Genau. Unser Team war angefixt und untersuchte daraufhin die 79 anderen deutschen Großstädte, durch die alle eine Vielzahl von Fließgewässern fließt. Das Ergebnis war sensationell: Unsere Berechnungen ergeben, dass Flüsse und Bäche bis zu 94 Prozent des deutschen Wärmebedarfs im Niedertemperaturbereich decken könnten – vor allem für Raumwärme, aber auch für Warmwasser und Prozesswärme bis 100 Grad. Im Vergleich zu Luftwärmepumpen benötigen Fluss-Wärmepumpen zudem etwa 50 Prozent weniger Strom.

Kritiker behaupten, Fluss-Wärmepumpen schaden Fauna und Flora.

Fluss-Wärmepumpen entziehen dem Wasser etwa zwei Grad Celsius. Das ist in Zeiten des Klimawandels, in denen Flüsse im Sommer genauso wie im Winter aufheizen, geradezu eine Wohltat für die Fauna und Flora. Je kühler das Wasser, umso höher der Sauerstoffgehalt, umso besser können sich Fische und andere Kleinstlebewesen in den Flüssen fortpflanzen. Wärme aus Fließgewässern zu entziehen, ist also eine wirkungsvolle Möglichkeit zur Klimafolgenanpassung und verbessert die ökologische Bilanz der Gewässer.

Der Main in Würzburg eignet sich als Wärmequelle. Bild: Mateo Krossler / Unsplash

Weshalb werden nicht sehr viel mehr Fluss-Wärmepumpen geplant und gebaut?

Das Potenzial wird gerade erst erkannt. Fluss-Wärmepumpen einzusetzen, ist dann wirtschaftlich, wenn die Stadt oder der Energieversorger ein Fernwärmenetz betreibt, das sie leicht an die Fluss-Wärmepumpe anbinden kann. Außerdem sind die rechtlichen Rahmen für die Genehmigung lückenhaft. Eine wichtige Verordnung regelt beispielsweise das Aufheizen von Fließgewässern, nicht aber ihr Abkühlen. Das verunsichert Entscheidungsträger.

So macht’s Würzburg

Die Stadtwerke Würzburg AG (STW), ein Unternehmen der Würzburger Versorgungs- und Verkehrs-GmbH, arbeitet seit einigen Jahren an einem Transformationsplan für ihre Wärmewende. „Er listet die notwendigen Schritte auf, welcher grüner Energieträger voraussichtlich wann zum Einsatz kommt, um die Ausbauplanungen zur Wärmewende umzusetzen und den gesetzlichen Vorschriften zu entsprechen“, sagt Armin Lewetz, Geschäftsführer Technik und Immobilien der WVV und Vorstand STW. „Gerade haben wir im Rahmen der Kommunalen Wärmewende auf unserer Homepage eine Landingpage eingerichtet, auf der Kundinnen und Kunden erfahren, wann sie mit welcher Wärmeversorgung für ihren Stadtteil rechnen können und ob leitungsgebundene Wärme oder Einzellösungen vorgesehen sind. Die STW bietet in diesem Zusammenhang beide Produkte an.“

Wärmewende in Fünf-Jahres-Schritten

Der Einsatz einer Fluss-Wärmepumpe am Main ist Teil des Transformationsplans, der bis 2040 reicht – dem Zeitpunkt, an dem Würzburg CO2-frei sein will. „Wir vollziehen unsere Wärmewende in Fünf-Jahres-Schritten“, sagt der Referent der Geschäftsführung Dr. Andreas Schliemann, unter dessen Leitung die Transformation konzipiert und umgesetzt wird. „Dabei wollen wir flexibel bleiben, um auf die politischen und energiewirtschaftlichen Entwicklungen einzugehen.“ Bei der Priorisierung der Maßnahmen steht als Nächstes der Bau einer Großwärmepumpe an, die Wärme aus dem Abwasser der Kläranlage nutzt. Der Einsatz einer Fluss-Wärmepumpe würde laut Transformationsplan erst ab 2035 weiterentwickelt. Schliemann: „Geplant sind eine große oder zwei kleinere Fluss-Wärmepumpen mit einer thermischen Leistung von 40 Megawatt. Damit sind wir längst nicht am Limit des Möglichen.“ Positiv sei, dass Infrastruktur wie Standort und Fernwärmeleitungen vorhanden seien und nicht neu gebaut werden müssten. „Auslegung und Betrieb der Flusswasser-Wärmepumpen ist natürlich auch abhängig vom Fernwärmenetzausbau bis 2035 beziehungsweise 2040“, sagt Lewetz.

Die Studie der TU Braunschweig zeigt, dass der Main in Würzburg eine mittlere Wärmeleistung von 1.379 MW bei zwei Grad Celsius Temperaturentzug bereitstellen kann. Damit könnte Würzburg im Niedertemperaturbereich mehrfach mit Wärme vollversorgt werden. Admir Hadzikadunic, Abteilung Erzeugung der Thüga, hat die Studienergebnisse mit Interesse gelesen. „Für mich ist trotzdem die Wärmeerzeugung aus dem Klarwasser von Kläranlagen grundsätzlich die bessere Lösung, da man hier – gerade im Winter – mit höheren Temperaturen arbeiten kann.“ Prinzipiell seien Fluss-Wärmepumpen bei großen Flüssen unproblematisch: „Ihr Potenzial soll im Rahmen einer Transformationsplanung in jedem Fall untersucht werden. Ich hoffe, dass uns die Politik bei der Untersuchung und Umsetzung von solchen Projekten positiv begleitet und wir keine übertriebenen Vorgaben für die Nutzung von Flusswasser bekommen.“