In vielen Fernwärmenetzen könnte die Wärmepumpentechnik eine wesentliche Effizienzsteigerung bringen, CO₂-Emissionen sparen und durch Nutzen von überschüssigem Strom aus alternativen Quellen das Stromsystem stabilisieren. Zu diesem Ergebnis kommt einen Studie der TU Wien. Die Energy Economics Group der TU Wien schloss nun das großangelegte, vom Klima- und Energiefonds geförderte, Forschungsprojekt "P2H-Pot" ab, in dem das Potenzial von Wärmepumpen im Fernwärmebereich untersucht wurde. Bislang werden Wärmepumpen in großen Fernwärmenetzen heute kaum eingesetzt. Ein Marktanteil von Wärmepumpen von 10 bis 30 Prozent bei der Erzeugung von Fernwärme bis zum Jahr 2050 ist für viele Fernwärmenetze realistisch.

Wärmepumpen liefern eine relativ große Wärmemenge mit relativ geringem Aufwand an elektrischer Energie. Dieses Grundkonzept könnte auch dort eingesetzt werden, wo große Wärmemengen transportiert werden – nämlich in Fernwärmenetzen. "Es ist klar, dass die CO₂-Emissionen im Energiesektor gesenkt werden müssen, und dazu können auch die Fernwärmenetze einen Beitrag leisten", sagt Gerhard Totschnig von der Energy Economics Group (Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe) der TU Wien.

Stündlich aufgelöste Simulation

"Wir haben unterschiedliche österreichische Fernwärmenetze analysiert und nachgerechnet, ob der Einsatz von Großwärmepumpen im Zeitraum 2030 bis 2050 technisch und ökonomisch sinnvoll ist", sagt Gerhard Totschnig. Zu berücksichtigen seien dabei nicht nur die stündlich aufgelöste Simulation der zu erwartenden Effizienzen von Strom zu Wärme, sondern auch Steuern und Netzgebühren und Projektionen über künftige Kosten von Energieträgern und CO₂-Emissionszertifikaten. Entscheidend sei auch die Verfügbarkeit von günstigen Niedertemperaturwärmequellen (Rauchgas, Abwärmequellen, Geothermie) und die Konkurrenz zu anderen Wärmequellen in der Region - etwa direkt nutzbarer Hochtemperaturabwärme aus Industrieanlagen oder Müllverbrennungs-KWK-Anlagen. "Aus diesen Gründen hängt die Wirtschaftlichkeit und das Potential von Wärmepumpen von den Gegebenheiten im Einzelfall ab und muss genau durchgerechnet werden", erklärt Gerhard Totschnig.

"Wenn wir Szenarien eines zukünftigen Energiesystems entwickeln, mit hohem Anteil erneuerbarer Energieträger und niedrigen CO₂-Emissionen, dann sehen wir, dass Großwärmepumpen in der Fernwärme einen bedeutenden Marktanteil erreichen können", ist Totschnig überzeugt. In den meisten Fernwärmenetzen, so ergaben die Analysen, wird ein Einsatz von Wärmepumpen bereits im Jahr 2030 wirtschaftlich sein. Wie stark sie eingesetzt werden, hängt nicht zuletzt davon ab, wie sich die Brennstoff- und CO₂-Preise entwickeln, erklärt Totschnig: "Wenn man von einer starken Dekarbonisierung des Energiesystems ausgeht, dann ist ein Anteil der Wärmepumpen an der Fernwärmeerzeugung großteils zwischen 10 und 30 Prozent, je nach Fernwärmenetz unterschiedlich, im Jahr 2050 zu erwarten." Besonders bei größeren Biomasse-Heizwerken und Biomasse-Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen sind Wärmepumpen eine wirtschaftliche Lösung - ganz speziell in Kombination mit einer Rauchgaskondensation.

Gut für die Stabilisierung des Stromnetzes

Ein Vorteil des Einsatzes von Wärmepumpen wäre die Stabilisierung des Stromsystems: "Insbesondere in der Übergangszeit und im Sommer würde man Wärmepumpen genau dann einsetzen, wenn billiger Strom zur Verfügung steht. So könnten etwa Überschüsse genutzt werden, wenn Windkraftwerke gerade viel Energie liefern", erklärt Gerhart Totschnig. So könnte man auch einen wichtigen Beitrag für ein flexibleres, stabiles Stromnetz mit einem hohen Anteil an erneuerbarer Energie liefern. (al)

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