Fachseminar Wärmenutzung aus dem Bodensee Langenargen, 11. Februar 2016

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1 Fachseminar Wärmenutzung aus dem Bodensee Langenargen, 11. Februar 2016 Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen Steffen Klein Combitherm GmbH Fellbach

2 INHALT Vorstellung Combitherm GmbH Daten des Bodensees Potentiale der energetischen Seewassernutzung Hemmnisse der energetischen Seewassernutzung Klassifikation und Anwendungen von Wärmepumpen Praxisbeispiele Machbarkeit und Fazit Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 2

3 COMBITHERM GmbH Gegründet 1972 in Fellbach bei Stuttgart Heute ca. 70 Mitarbeiter und 12 Auszubildende Tätigkeitsbereich: Kältetechnik, Wärmepumpen, Wärmerückgewinnung Schwerpunkt: Gebäudeklimatisierung und Produktionskühlung Individuelle Anlagensysteme als Komplettlösung oder Stufenkonzept Betreuung von der Planung über Ausführungsphase bis After-Sales PRODUKTE: - Kälteanlagen - Wärmepumpen - Entfeuchtungsanlagen - Flugzeugkühler - Sonderanlagen Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 3

4 Beispiel Wärmepumpen Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 4

5 Daten des Bodensees Mit 48 km³ größter See Deutschlands, 2. größter See Mitteleuropas Jährlicher mittlerer Wasserdurchfluss von 11,5 km³, somit theoretische Erneuerung alle 4,2 Jahre Jährliche Trinkwasserentnahme von 0,18 km³ für 4 Millionen EW in Baden-Württemberg Temperaturerwärmung von rund 1 K in den letzten 50 Jahren Durchschnittstemperatur 2014 in 0,5 Meter Tiefe: 12,8 C und damit 1 K über dem langjährigen Mittel ( ) / 2 K im Vergleich zum Mittel der Jahre ( ) Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 5

6 Potentiale der Seewassernutzung Wenn 48 km³ mittels Wärmepumpen um 1 K entwärmt würden könnten damit 56 Terawattstunden Wärme entnommen werden. Bei einer Jahresarbeitszahl der Wärmepumpen von 4,0 würden damit 75 Terawattstunden Wärme bereit gestellt werden. Der jährliche Gesamtwärmebedarf in Baden-Württemberg beträgt schätzungsweise rund 78 Terawattstunden. Die durch den Klimawandel verursachte Erwärmung des Bodensees würde ungefähr den Wärmebedarf von 1 Jahr in BW decken. Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 6

7 Potentiale der Wärmenutzung Bevölkerung der Bodenseeregion: ca. 4 Millionen Quelle: Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 7

8 Potentiale der Wärmenutzung Städte auf deutscher Seite: Konstanz ( EW), Lindau ( EW) Friedrichshafen ( EW), Überlingen ( EW) Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 8

9 Potentiale der Wärmenutzung Am deutschen Bodenseeufer leben rund EW. Wärmebedarf wird bei rund 1,5 Terawattstunden pro Jahr liegen. Wenn die Seefläche von 536 km² in den oberen 1 m Tiefe um 2 K entwärmt wird, werden dem Bodensee 1,2 Terawattstunden entzogen Theoretisch kann die durch den anthropogenen Klimawandel erzeugte Erwärmung des Bodensees den gesamten Wärmebedarf von Bevölkerung und Industrie am deutschen Bodenseeufer decken. Unter Berücksichtigung der Anrainer Schweiz und Österreich sollte eine 20-prozentige Deckung des Wärmebedarf der direkten Anwohner durch Bodensee-Entwärmung möglich sein. Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 9

10 Hemmnisse Man kann nicht beliebig viele Entnahmestellen bauen. Man kann das Entnahmewasser respektive die erzeugte Wärme nicht beliebig weit transportieren. Bestehende Wärmeerzeuger und Netze. Andere Nutzungen wie Fischerei, Seefahrt, Tourismus Politische Abstimmungen unter den Anrainer-Ländern. Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 10

11 Klassifikation von Wärmepumpen Eine gängige Einteilung von Kompressionskälte-Wärmepumpen kann wie folgt aussehen: Hauswärmepumpen Heizleistung 2 50 kw, hergestellt in Serienfertigung, Auslegung nach Katalogangaben durch Installateur, Warmwassertemperatur 55 C 60 C Industriewärmepumpen Heizleistung kw, hergestellt in typisierter Fertigung, Auslegung durch Hersteller in Verbindung mit Planungsbüro, Warmwassertemperatur 65 C 120 C Großwärmepumpen kw, hergestellt in Einzelfertigung, Errichtung unter Mitwirkung von Behörden, Architekt, Planer, Hersteller, Warmwassertemperatur 75 C 100 C Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 11

12 Anwendungen Individuelle Hauswärmepumpen werden in der Breite nicht sinnvoll sein. Größere kommunale und industrielle Einheiten müssten zentrale Entnahmestellen und Wärmezentralen errichten: Kommunal: Wohngebiet, Krankenhaus, Messe, Hotel, Stadthalle etc. Industriebetriebe: ZF, MTU, Zeppelin, Airbus, Tyco etc. Niedertemperaur-Nahwärmenetze mit Vorlauftemperaturen mit maximal +60 C und Rücklauftemperaturen um +40 C. Antrieb der Wärmepumpen mit regenerativem Strom aus z.b. Wasserkraftwerken am Rhein. Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 12

13 Beispiel Stockholm Region Stockholm mit rund 2,1 Millionen Einwohnern. Fernwärmenetz mit einer jährliche Lieferung von 5,7 Terawattstunden in das Fernwärmenetz, davon geschätzt 60 % durch Wärmepumpen. Weltweit größte Wärmepumpenanlage aus Seewasser-Erwärmung, gesamt ca. 420 Megawatt Wärmeleistung verteilt auf mehrere Zentralen. Nebenbei auch Lieferung von Fernkälte. Quelle: Anders Hill, Fa. Fortum Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 13

14 Beispiel St. Moritz Quelle: BeobachterNatur 1/2009 Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 14

15 Machbarkeit Technisch: Alle Technologien zur Nutzung der Bodensee-Wärme sind vorhanden und bewährt. Hier gibt es keine Einschränkungen. Ökologisch: Durch den anthropogenen Klimawandel ist der Bodensee zu warm, eine Entwärmung würde diesen Wandel teilweise rückgängig machen. Andere Auswirkungen auf das Ökosystem Bodensee sind zu kritisch zu analysieren und dokumentieren. Ökonomisch: Die Wirtschaftlichkeit einer Entwärmung des Bodensees mittels Wärmepumpen ist im Einzelfall zu ermitteln. Bei den aktuellen Energiepreisen eher schwierig darstellbar. Politisch: Ohne politischen Willen und Rückenwind wird es nicht gehen. Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 15

16 Fazit Die Initialzündung ist eine politische Aufgabe und erfordert eine Willensbildung bei Betreibern und Nutzern. Der Aufbau eines Nah-/Fernwärmenetzes am Bodensee ist eine strategische Aufgabe und erfordert eine Perspektive über Jahrzehnte (Stockholm seit 50 Jahren). Alle genannten Zahlen und Erkenntnisse erfordern eine wissenschaftlich fundierte Begleitung und Überprüfung. Wärmenutzung mittels Wärmepumpen insgesamt eine lohnende Herausforderung, wann und wie gehen wir es an? Möglichkeiten zur energetischen Seewassernutzung aus Sicht eines Herstellers von Wärmepumpen // S. Klein, COMBITHERM // Seite 16

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit COMBITHERM GmbH Steffen Klein Friedrichstr Fellbach Tel.: 0711/ Fax: 0711/ Web: Planung und Beratung im Bereich Wärmepumpen, Wärmerückgewinnung und Kältemaschinen Eigene Produktion von Wärmepumpen kw Eigene Produktion von Kältemaschinen kw Energetische Anlagenoptimierung