Antonius Mashadhiarto Wiryanto, Student der Wirtschaftswissenschaften an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS), analysierte in seiner Bachelorarbeit am Beispiel des Rheins, inwiefern Klimaveränderungen und Niedrigwasser den Einsatz von Flusswärmepumpen beeinträchtigen könnten.
Erneuerbare Energien und die Rolle von Flusswärmepumpen
Da die globalen Temperaturen steigen, wird die Nutzung erneuerbarer Energien zunehmend relevant. Im Jahr 2023 kam in Deutschland jedoch weniger als ein Fünftel der Wärme aus erneuerbaren Quellen. Elektrische Flusswärmepumpen könnten helfen, diesen Anteil zu erhöhen. Sie arbeiten ähnlich wie Wärmepumpen in Gebäuden, entziehen jedoch Wärme nicht aus der Luft, sondern aus einer kleinen Menge Flusswasser. Das entnommene Wasser wird dabei durch einen thermodynamischen Prozess erhitzt und kann dann beispielsweise für die Gebäudeheizung genutzt werden. Nachdem die Wärme abgegeben wurde, fließt das abgekühlte Wasser zurück in den Fluss, ohne mit Kältemitteln oder anderen chemischen Stoffen in Berührung zu kommen.
Flusswärmepumpen erweisen sich besonders in Gebieten mit stabilen Wasserständen und Temperaturen als effizient. An diesem Punkt setzt Wiryantos Arbeit an. Er analysierte, ob Flusswärmepumpen auch bei Niedrigwasser effektiv arbeiten und ob dies Auswirkungen auf das Gewässer hat. Dazu untersuchte er einen Abschnitt des Rheins bei Köln, orientiert an einer Wärmepumpe, die im Oktober 2023 am Rhein bei Mannheim in Betrieb genommen wurde.
„Der Einsatz von drei Flusswärmepumpen mit einer Leistung von insgesamt etwa 60 Megawatt könnte etwa 10.000 Haushalte in Köln für die nächsten 30 Jahre mit Wärme versorgen“, so Wiryanto. „Dadurch könnten außerdem rund 900.000 Tonnen an CO₂-Emissionen eingespart werden.“
Seine Berechnungen ergaben, dass die Temperatur und das Volumen des Rheins durch den Betrieb der Wärmepumpen kaum beeinflusst würden und die Nutzung auch bei niedrigem Wasserstand möglich wäre.
Betreuung und Einschätzungen von Experten
Betreut wurde die Arbeit von Professorin Dr. Wiltrud Terlau, Direktorin des Internationalen Zentrums für Nachhaltige Entwicklung an der H-BRS, und dem Klimaforscher Dr. Karsten Brandt. Beide sehen großes Potenzial für die Nutzung von Flusswärmepumpen.
„Ich bin davon überzeugt, dass in den kommenden 20 bis 30 Jahren an vielen Flüssen Deutschlands Wärmepumpen als Energie- und Wärmequelle genutzt werden könnten, um Häuser, Wohnungen und Unternehmen zu beheizen“, sagt Brandt.
Terlau fügt hinzu: „Die Arbeit zeigt, dass Flusswärmepumpen großes Potenzial für den Klimaschutz und damit für den Erhalt unserer Zukunft bieten.“
Gleichzeitig weist Brandt auf mögliche Risiken hin, da sinkende Wasserstände aufgrund des Klimawandels die Wärmeleistung langfristig beeinträchtigen könnten.
Dennoch sieht er Chancen: „Die Arbeit zeigt, dass die genannten Problematiken nur an wenigen Tagen im Jahr den Wärmepumpeneinsatz erschweren würden und die Chancen gutstehen, die Wärme des Rheins zukünftig in Köln zum Heizen und später vielleicht auch zum Kühlen zu nutzen.“
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