Potential der Flusswärme in Heidelberg und Umgebung
Wie groß ist das Potenzial von Flusswärme für die Wärmeversorgung in Heidelberg und Umgebung?
Das theoretische Wärmepotenzial der Flüsse Rhein und Neckar ist immens und lässt sich über Flusswärmepumpen nutzen. Beide Flüsse haben über das Jahr in Heidelberg und Mannheim Temperaturen deutlich oberhalb des Gefrierpunktes.
Bei Niedrigwasser fließen durch den Neckar am Standort Heidelberg 47 m3/s. Würde man 10% dieses Niedrigwasserabflusses mit Hilfe einer Wärmepumpe um 3 °C abkühlen, so käme man auf eine Wärmeentzugsleistung von 60 MW und eine Nutzwärmeleistung durch die Wärmepumpe von 90 MW. Zum Vergleich: das Heidelberger Holzheizkraftwerk hat eine Wärmeleistung von 10 MW.
Die theoretische Wärmemenge, die man mit der Flusswärmepumpe so erzeugen könnte, beträgt 765 GWh/a. Da die Wärmenachfrage im Sommer jedoch deutlich vermindert ist, kann nicht die volle Leistung übers Jahr genutzt werden und die praktisch nutzbare Menge ist deutlich geringer.
Ferner ist eine wichtige Voraussetzung für einen positiven Umwelteffekt der Flusswärmepumpe ein niedriger Stromeinsatz, um dem Fluss die Wärme zu entziehen. Das Verhältnis von eingesetztem Strom zu gewonnener Wärme über ein Jahr bei einer Wärmepumpe wird Jahresarbeitszahl genannt.
Der CO2 Faktor der Wärme aus Flusswärmepumpen berecht sich aus:
CO2 Faktor Strom / Jahresarbeitszahl
D.h. bei einem Strom-CO2-Faktor von 470 g/kWh (Verhältnis von Stromerzeugung und CO2-Ausstoß – der deutsche Durchschnitt 2019 lag bei 401g/kWh, im Winter ist der CO2-Faktor etwas höher) hat die Wärmepumpe mit Jahresarbeitszahl 3 einen CO2 Faktor von:
470 g/kWh /3 =148 g/kWh
Werden zusätzliche erneuerbare Stromerzeuger zum Betrieb der Wärmepumpe zugebaut, so kann der CO2-Wert gesenkt werden. Über die Jahre wird dieser Wert also absinken.
Die Wärmekosten hängen ebenfalls von der Jahresarbeitszahl ab:
Wärmekosten = Strompreis / Jahresarbeitszahl + Investitionskostendeckungsbeitrag, also z.B.
Wärmepreis = 18 Cent/kWh / 3 + 0,35 Cent/kWh = 6,35 Cent/kWh
Die Arbeitszahl hängt ganz entscheidend ab vom Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und dem Wärmeverbraucher, in diesem Fall dem Wärmenetz. Bei einer mittleren Wärmenetzheiztemperatur von 75°C kann eine Jahresarbeitszahl von 3 mit einer guten Wärmepumpe erreicht werden. Liegen die Temperaturen deutlich höher, so sinkt die Jahresarbeitszahl stark ab. Bei 90°C im Wärmenetz beträgt die Jahresarbeitszahl nur noch 2,65. Der Wärmepreis steigt dadurch entsprechend an.
Durch die für 2021 vorgesehenen Verbesserungen der Bundesförderung für effiziente Wärmenetze könnte die Förderung der Einspeisevergütung zwischen 5-7 ct/kWh betragen. Hierdurch könnte der Wärmepreis für Flusswärme auf ca. 1-2 cent/kWh reduziert werden, so dass der Kostenunterschied zu den fossilen Energien aufgehoben würde.