Das Mannheimer Energieunternehmen MVV baut gemeinsam mit Siemens Energy und dem Grosskraftwerk Mannheim im Rahmen des Reallabors der Energiewende „Großwärmepumpen in deutschen Fernwärmenetzen“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) eine Flusswärmepumpen-Anlage am Rhein.
Im Rahmen des Projekts wird untersucht, wie Umweltwärme aus dem Rheinwasser beim Einsatz von Großwärmepumpen wirtschaftlich und technisch für die Heizwasserproduktion genutzt werden kann. Berücksichtigt werden dabei die aktuelle energiepolitische Lage sowie der Beitrag zur CO2-Reduktion. Durch den Bau der Anlage soll der Einsatz von Kohle im Grosskraftwerk Mannheim reduziert werden. Hierdurch sollen 10.000 Tonnen CO2 eingespart werden.
Eine Wärmepumpe funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie ein Kühlschrank: Die Wärmeenergie des Rheins lässt das Kältemittel in der Wärmepumpe verdampfen. Das im Sommer bis zu 25 Grad Celsius und im Winter etwa 5 Grad Celsius warme entnommene Wasser kühlt bei diesem Prozess um 2 bis 5 Grad Celsius ab und wird zurück in den Rhein geleitet. Ein mit Strom betriebener Verdichter komprimiert das gasförmige Kältemittel, damit Druck und Temperatur steigen. Die Wärme des nun sehr heißen Kältemitteldampfs wird mittels Kondensation in einem Wärmetauscher auf das Fernheizwasser übertragen und das Kältemittel verflüssigt sich wieder. Der Druck wird über ein Expansionsventil (Entspanner) reduziert, wodurch das Kältemittel weiter abkühlt. Es strömt nun in den Verdampfer und nimmt wieder die Wärmeenergie des Flusses auf. Der Kreislauf kann von vorne beginnen. Die Flusswärmepumpe heizt Wasser aus dem Rücklauf des Fernwärmenetzes von 60 Grad Celsius auf bis zu 99 Grad Celsius auf. Das heiße Wasser wird dann entweder direkt in das Fernwärmenetz eingespeist oder in einem Wärmespeicher zwischengespeichert.
Die sog. Leistungszahl (Coefficient of Performance – COP) misst die Effizienz von Wärmepumpen. Die Zahl ergibt sich aus der Division der nutzbaren Wärmemenge durch die eingesetzte Strommenge. Die Leistungszahl der MVV-Flusswärmepumpe beträgt im Jahresdurchschnitt etwa 2,7: für 2,7 kWh Fernwärme braucht der Verdichter der Wärmepumpe 1 kWh Strom. Der COP schwankt über das Jahr hin, da er sowohl von der Wassertemperatur des Rheins als auch von der benötigten Temperatur im Fernwärmesystem abhängt. Die Effizienz ist im Winter etwas geringer als im Sommer.
Die Flusswärmepumpe hat eine thermische Leistung von 20 Megawatt und eine elektrische Leistung von 7 Megawatt und ist damit eine der größten Wärmepumpen in Europa. Das Projekt startete im April 2022, ab Herbst 2023 sollen mit der Großwärmepumpe 3.500 Haushalte mit Fernwärme versorgt werden. Es wurden etwa 15 Millionen Euro in das Vorhaben investiert.
Funktion Flusswärmepumpe © MVV