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Neue Maßstäbe in der Abwärmenutzung
“Die Dimension der Wärmepumpe ist in Deutschland bislang einzigartig.”
- Frank Elstermann, Leiter Energiewirtschaft,
Eine Großwärmepumpe von Johnson Controls nutzt Kühlwasser-Auslauf eines Restmüllheizkraftwerkes, um klimaneutrale Fernwärme für Stuttgart zu erzeugen. Johnson Controls lieferte dem Stuttgarter Restmüllheizkraftwerk der EnBW Energie Baden-Württemberg AG eine Großwärmepumpe, die das Wasser aus dem benachbarten Neckar nutzt, um Energie in das Stuttgarter Fernwärmenetz einzuspeisen. Ein Gastbeitrag für THEMEN! Magazin von Frank Elstermann, Leiter Energiewirtschaft, Johnson Controls Deutschland.
- Die rund 225 Tonnen schwere Großwärempumpe von Johnson Controls (hier während der Montage) wurde in die bestehende Maschinenhalle des EnBW-Heizkraftwerks integriert – bei laufendem Betrieb. (Foto: EnBW Stuttgart)
Um mittelfristig aus der Kohle und aus fossilen Brennstoffen auszusteigen, hat die EnBW AG ihr Restmüllheizkraftwerk in Stuttgart-Münster mit einer Großwärmepumpe von Johnson Controls ausgestattet. Deutschlandweit ist die Wärmepumpe die größte bisher realisierte ihrer Art. Durch die effiziente Abwärmenutzung spart der Energieversorger rund 15.000 Tonnen CO2 pro Jahr ein und nähert sich den Klimaschutzzielen, während der Neckar aus umwelttechnischer Sicht vom reduzierten Wärmeeintrag profitiert.
Darüber hinaus versorgt die EnBW rund 10.000 Haushalte, zahlreiche Industrie- und Gewerbekunden sowie kommunale Liegenschaften in der Region mit klimaneutraler Fernwärme. Die Dimension der individuell geplanten Wärmepumpe ist in Deutschland bislang einzigartig.
Eigens konzipiert: Die bundesweit größte Wärmepumpe
- (Foto: Johnson Controls)
Das Heizkraftwerk der EnBW in Stuttgart-Münster erzeugt aus Restmüll Strom. Für die Kühlung verwendet es Flusswasser aus dem benachbarten Neckar. Die hochmoderne Großwärmepumpe mit Turboverdichter entzieht diesem Kühlwasser nun Abwärme, bevor es in den Fluss zurückgeleitet wird, und speist diese in das Fernwärmenetz ein. Elektrisch angetrieben wird die Maschine mithilfe des grünen Stroms, der durch die Müllverbrennung generiert wird. Die Wärmepumpe ist für den ganzjährigen Betrieb ausgelegt.
Die Experten von Johnson Controls haben die Großwärmepumpe individuell für die EnBW geplant, gebaut und installiert. Besonderes Augenmerk galt während der Konzeption den strengen Vorgaben des Umweltschutzes, weil Bereiche des Neckars ein Wasserschutzgebiet bilden. Eine weitere Herausforderung war die bauliche Situation, denn die Großwärmepumpe sollte in der alten Maschinenhalle, dem Herzstück des schon lange bestehenden Heizkraftwerks, installiert werden. Die Großwärmepumpe erhielt einen eigenen „Raum im Raum“ innerhalb der Maschinenhalle, der unter anderem individuell be- und entlüftet wird und über ein eigenes Gaswarnsystem verfügt. Das Besondere: Der Einbau erfolgte bei laufendem Betrieb des Kraftwerks.
Johnson Controls hatte die Wärmepumpe bereits in seinem Werk im französischen Nantes zusammengebaut – mit einem Gewicht von rund 255 Tonnen. Entsprechend groß war der Maßstab und daher war der Einbau Millimeterarbeit. An die örtliche Kraftwerkstechnik wurde die Großwärmepumpe zwischen Juni und Dezember 2023 angeschlossen. Nach einem Probelauf im ersten Quartal 2024 wurde sie feierlich in Betrieb genommen. Die Anlage befindet sich seitdem im technischen Betrieb und liefert seit der endgültigen Abnahme Anfang 2025 zuverlässig Energie in das Fernwärmenetz.
Die Funktionsweise
Im Heizkreislauf des Stuttgarter Kraftwerks hebt die Großwärmepumpe das Fernwärmewasser, das von den versorgten Haushalten zurückkommt, wieder auf das gewünschte Temperaturniveau an. Mit ihrer Heizleistung von bis zu 24 MW kann die Großwärmepumpe Vorlauftemperaturen von bis zu 90 °C am Austritt des Verflüssigers erzielen.
Ihre Wärmequelle befindet sich dagegen beim Kühlwasserauslauf des Heizkraftwerkes, dessen Temperatur je nach Jahreszeit zwischen 7,5 und 28 °C liegt. Bevor es in den Neckar zurückfließt, wird das dortige Kühlwasser um ungefähr 4 K abgekühlt. Das wirkt sich positiv auf den Sauerstoffgehalt im Fluss aus, der mit steigender Wassertemperatur normalerweise abnimmt.
„Die Großwärmepumpe in diesem großen Maßstab ist ein vielversprechender Baustein hin zu einer klimaneutralen Fernwärmeversorgung. Für unser Unternehmen und speziell für den Raum Stuttgart ist sie ein weiterer Schritt hin in Richtung Dekarbonisierung. Wir freuen uns, für dieses Vorhaben Johnson Controls als zuverlässigen Partner gewonnen zu haben.“
Ramona Bogenschütz, Projektleiterin der EnBW Energie Baden-Württemberg AG
Fazit
Der Coefficient of Performance (COPH) der Großwärmepumpe von Johnson Controls liegt bei etwa 3,0. Durch die Nutzung der damit erzeugten klimaneutralen Fernwärme sowie der jährlich eingesparten 15.000 Tonnen CO2, wird ein wichtiger Beitrag für die Dekarbonisierung des Unternehmens und genauso auch für die Stadt Stuttgart geleistet. Überdies liefert das Projekt Daten für ähnliche Folgeprojekte. Bewährt sich die Technik, wird sie zum Vorbild für andere Kraftwerke bundesweit.
Für weitere Informationen:
www.johnsoncontrols.de
Daten zum Projekt:
- Beginn der Planung in 2021
- Installation im Juni 2023
- Inbetriebnahme im April 2024
- Bauherrin: EnBW Energie Baden-Württemberg AG
- Kühlwasser aus dem Fluss Neckar
Auslegung der Anlage:
- Wärmepumpe
- Wärmeleistung: Bis 24 MW Fernwärme
- COP: ca. 3,0
- Gewicht: 255 Tonnen
- Kühlwasserentnahme: ca. 4.300 m3/h, d. h. ca. 1.200 l/s
- Heißwassertemperatur im Vorlauf: bis 90 °C
- Wassertemperatur bei Eintritt in Verdampfer: 7,5 bis 28 °C
