Großwärmepumpen sollen Kohle in Wärmenetzen ersetzen

24.06.2025

Quelle: E & M powernews

Wie können große Wärmepumpen an Kraftwerksstandorten natürliche und industrielle Wärmequellen für klimaneutrale Fernwärme erschließen? Forscher des Fraunhofer IEG untersuchen dies.

Bis 2045 soll auch die Fernwärme in Deutschland treibhausgasneutral sein. Noch stammt ein erheblicher Teil der leitungsgebundenen Wärmeversorgung aus Kohlekraftwerken, die Strom und Wärme in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) gleichzeitig erzeugen. Laut Bundesnetzagentur koppelten Anfang 2024 bundesweit 123 von 141 Kraftwerksblöcken Wärme aus. Für einen Großteil davon müssen Alternativen gefunden werden, damit künftig klimaneutrale Wärme durch die Netze kommt.

Eine Möglichkeit zur Substitution fossiler KWK-Anlagen liegt im Einsatz von Großwärmepumpen, die Umweltwärme oder industrielle Abwärme nutzen. Im vom Bundeswirtschaftsministerium (BMWE) geförderten Projekt „FernWP“ analysierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Energieinfrastrukturen und Geothermie (Fraunhofer IEG mit Sitz in Bochum) das technische und wirtschaftliche Potenzial von Großwärmepumpen für die Fernwärmeversorgung. Zu weiteren Partnern des Forschungsvorhabens gehören

• das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) aus Freiburg,
• der Energieeffizienzverband AGFW,
• Industrieunternehmen wie Gesmex Exchangers GmbH und Johnson Controls Systems & Service GmbH
• sowie Stadtwerke wie jenes aus Cottbus.

Standortanalysen für acht Kraftwerksareale

Das Projektteam untersuchte acht Kraftwerksstandorte exemplarisch auf ihre Eignung zur Integration von Großwärmepumpen. Dabei wurden natürliche Wärmequellen wie Oberflächengewässer, Luft oder Geothermie sowie industrielle Abwärmequellen berücksichtigt. Entscheidend für die Bewertung waren die zeitliche und räumliche Verfügbarkeit der Wärmequellen, ihre Temperaturniveaus sowie die spezifischen Anforderungen der angeschlossenen Fernwärmenetze.

Nach Einschätzung der Forschenden können vor allem Niedertemperatur-Wärmequellen, etwa Flüsse oder Abwärme, einen signifikanten Anteil des Wärmebedarfs decken. Wo die Infrastruktur vorhanden sei, könnten bestehende Kohlekraftwerke als Wärmequellen teilweise oder vollständig durch Großwärmepumpen ersetzt werden. Die nutzbaren Potenziale hängen laut Projektbericht stark vom jeweiligen Standort ab – sowohl geografisch als auch im Hinblick auf die bestehende Netzinfrastruktur.

Flexible Einbindung erneuerbarer Wärmequellen

„Mit Großwärmepumpen lassen sich natürliche Wärmequellen effizient nutzen und die Wärmeerzeugung aus Kohle schrittweise ersetzen“, resümiert Projektleiterin Anja Hanßke vom Fraunhofer IEG. Die Technologie könne flexibel auf unterschiedliche Temperaturniveaus reagieren und damit sowohl Umweltwärme als auch industrielle Abwärme erschließen. In Kombination mit einer möglichen Absenkung der Netz-Vorlauftemperaturen könne dies die Effizienz der Systeme weiter steigern.

Im Projekt wurde auch untersucht, welche ökonomischen Hemmnisse dem verstärkten Einsatz von Großwärmepumpen entgegenstehen und welche regulatorischen Bedingungen angepasst werden müssten. Die Transformation von bestehenden Kraftwerksstandorten zu Wärmepumpen-Hubs sei grundsätzlich möglich, erfordere aber Investitionen und infrastrukturelle Anpassungen, so die Empfehlungen aus dem Projekt. Das BMWE unterstützt das Vorhaben mit 4,4 Millionen Euro.

Weitere Informationen zum Projekt „FernWP“ stehen im Internet bereit.

Autorin: Susanne Harmsen