Im Zuge der Energiewende rückt auch in Hamburg die Nutzung von Wärme aus Oberflächengewässern – wie Flüssen, Seen oder Kanälen – stärker in den Fokus. Wärmepumpen können dem Gewässer thermische Energie entziehen, die zum Heizen von Gebäuden oder zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden kann. Das Gewässer wird in dieser Folge abgekühlt.
Was sind Wasser-Wasser-Wärmepumpen?
Der Begriff Wasser-Wasser-Wärmepumpe (im Folgenden Wasser-Wärmepumpe genannt) beschreibt eine Wärmepumpenart, bei der Wasser sowohl im Heizkreislauf als Wärmeverteiler, als auch als Wärmequelle dient. Mit Wasser-Wärmepumpen kann thermische Energie aus Grundwasser, Abwasser oder Oberflächengewässern, wie Flüssen oder Seen, gewonnen werden. Insbesondere bei der Nutzung von größeren Fließgewässern wird auch der Begriff Flusswärmepumpe verwendet.
Grundsätzlich wird zwischen offenen und geschlossenen Systemen unterschieden:
Bei offenen Systemen wird Wasser aus einem Gewässer entnommen, durch einen landseitig aufgestellten Wärmetauscher geleitet und anschließend wieder in ein Gewässer eingeleitet. Durch den Entzug von Wärme wird das Wasser abgekühlt.
Bei geschlossenen Systemen wird dem Gewässer kein Wasser entnommen. Stattdessen erfolgt die Wärmeaufnahme über einen Wärmetauscher, der sich direkt im Gewässer befindet. In diesem Wärmetauscher zirkuliert ein geschlossener Kreislauf mit einem Wärmeträgermedium, das die Umgebungswärme aufnimmt und zur Wärmepumpe weiterleitet.
Welche ökologischen Auswirkungen haben Wasser-Wärmepumpen?
Die Energiegewinnung aus Gewässern kann auf den ersten Blick als klimafreundliche Lösung erscheinen. Insbesondere vor dem Hintergrund steigender Wassertemperaturen durch den Klimawandel liegt es nahe, diese „überschüssige“ Wärme energetisch zu nutzen. Allerdings können Wasser-Wärmepumpen auch negative gewässerökologische Auswirkungen haben.
Der Großteil des Wärmebedarfs besteht im Winter. „Überschüssige“ Gewässer-Wärme fällt jedoch vor allem im Sommer an und müsste in dieser Zeit abgeschöpft werden, um den Sauerstoffgehalt zu erhöhen und damit die ökologischen Bedingungen zu verbessern. Der Wärmebedarf im Sommer entspricht maximal einem Fünftel des gesamten Wärmebedarfs, wenn die Warmwasserbereitstellung an die Wasser-Wärmepumpe gekoppelt ist.
Außerdem führt das Abkühlen des Gewässers zu einer Veränderung des aquatischen Lebensraumes. Beispielsweise können das Pflanzenwachstum verzögert oder das sensible Gleichgewicht zwischen Phytoplankton und Zooplankton beeinflusst werden. Die Abkühlung des Gewässers kann insbesondere zu Wander- und Laichzeiten der Fische eine unüberwindbare Kältebarriere bilden.
Offene Systeme können für aquatische Organismen gefährlich sein, da sie Wasser – und damit auch die darin befindlichen Tiere – ansaugen können. Besonders betroffen sind kleine Fischlarven und -eier, die sich kaum oder gar nicht eigenständig fortbewegen können. Dadurch können sie direkt geschädigt und Fischbestände dezimiert werden.
Leckagen sowie Wartungs- und Reinigungsarbeiten an der Anlage können das Gewässer verunreinigen.
Naturnahe Ufer und Gewässer (insbesondere Flachwasserzonen und Biotope) werden durch die Anlage, deren Zuwegung sowie die Zuleitungen beansprucht. Damit werden die artenreichsten Bereiche des Gewässers beeinträchtigt.
Wann kann der Einsatz von Wärmepumpen auch für das Gewässer sinnvoll sein?
In bestimmten Fällen kann der Einsatz von Wasser-Wärmepumpen positive Effekte für das Gewässer haben. Dies kann der Fall sein, wenn sie insbesondere in den wärmeren Monaten zum Heizen eingesetzt und an befestigten Ufern errichtet werden. Mögliche Anwendungsfälle sind Schwimmbäder, insbesondere beheizte Freibäder, oder die Warmwasserversorgung von Wohnquartieren.
Wichtige Fragen vor der Planung Ihrer Anlage
Bevor Sie mit der Errichtung einer Wasser-Wärmepumpe beginnen, ist eine sorgfältige Planung entscheidend. Schon die Beantwortung einiger grundlegender Fragen kann darüber entscheiden, ob Ihr Vorhaben grundsätzlich genehmigungsfähig ist:
Wie hoch ist mein Wärmebedarf?
Kleinanlagen sind zum Schutz naturnaher Ufer- und Gewässerstrukturen und zur Sicherstellung der Überwachung zu vermeiden. Als Zielgröße sollte eine Mindestleistung von 200 Kilowatt erreicht werden (Quartiersgröße).
Planen Sie ein offenes oder ein geschlossenes System?
Offene Systeme sind nur an der Elbe zulässig.
Wie sehen Ufer und Gewässer aus?
Aus Sicht des Gewässer- und Uferschutzes sind Anlagen nur an Standorten mit bereits bestehenden harten Uferkanten (beispielsweise Spundwänden, Ufermauern oder auch Brücken) möglich. Außerdem muss hier eine gewässerökologische Entwicklung aus städtebaulichen Gründen auch langfristig ausgeschlossen sein.
An Seen und naturnahen Ufer- und Gewässerbereichen sowie in Gewässer-Biotopen dürfen keine Anlagen errichtet werden.
Ist das Gewässer groß genug?
Kleinere Flüsse und Bachläufe sowie flache Gewässer und Gräben müssen von Anlagen freigehalten werden.
Welches Wärmeträgermedium soll eingesetzt werden?
Es dürfen ausschließlich Wärmeträger mit einer maximalen Wassergefährdungsklasse 1 eingesetzt werden.
Gibt es für den Ausfall der Anlage eine alternative Heizlösung?
Bei Niedrigwasser oder in Trockenperioden muss die Wärmenutzung aus Gewässerschutzgründen eingeschränkt werden oder kann sogar unmöglich sein.
Beantragung einer Wasser-Wärmepumpe
Lassen Sie uns gemeinsam an einer verträglichen Lösung für die Förderung regenerativer Energien und für den Gewässerschutz arbeiten! Prüfen Sie bitte auch Alternativen wie beispielsweise die Nutzung von Luft- und Erdwärmepumen oder Photovoltaik auf Dachflächen. Beachten Sie hierzu die weiterführenden Links unten.
Die Genehmigungsfähigkeit Ihrer Wasser-Wärmepumpe wird in einem behördlichen Verfahren geprüft. Welche Dienststelle für Ihr entsprechendes Gewässer zuständig ist, entnehmen Sie bitte dieser Karte.
Für Ihre Fragen nutzen Sie gerne untenstehenden Kontakt.
