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Fernkälte

Blick in die Fernkältezentrale München-Süd. Quelle: Bilfinger

Neben Fernwärme hat auch Fernkälte eine immer größere Bedeutung. Insbesondere gewerbliche Räume werden infolge der Erderwärmung durch den Klimawandel immer häufiger im Sommer gekühlt. Auch im privaten Bereich werden zunehmend Klimaanlagen installiert. Es geht darum, eine CO2-freie Kühlung zu realisieren.

Fernkälte lässt sich gut mit Fernwärme kombinieren. Als Kältequellen kommen verschiedene Möglichkeiten in Betracht. Es können Oberflächengewässer, es kann aber auch der oberflächennahe Untergrund sein. Fernkältenetze sind in mehreren deutschen Städten in Planung oder im Bau, so in München und in Hamburg.

Beispiel München

Ab Ende 2023 soll Kälte vom Energiestandort Süd in München-Sendling durch die Isarvorstadt und Ludwigsvorstadt in die Innenstadt strömen. Die dort vorhandene Wärme aus Geothermie und Kraft-Wärme-Kopplung wird auch zur Fernkälteerzeugung mitgenutzt. Die Stadtwerke München (SWM) verfügen bereits über ein 22 Kilometer langes Fernkältenetz und bauen die Fernkälte-Versorgung für München konsequent weiter aus.

Durch die neue Fernkältezentrale in München sollen künftig mehr gewerbliche Abnehmer wie Hotels, Bürogebäude und Einzelhandelsimmobilien klimatisiert werden – und zwar nachhaltig. Fernkälte funktioniert ähnlich wie Fernwärme: Auch hier wird ein Rohrleitungssystem genutzt, um thermische Energie über Wärmetauscher in die Gebäude zu transportieren. Vom Energiestandort Süd in München-Sendling aus soll Wasser mit Temperaturen von 6 bis 10 Grad Celsius in das Fernkältenetz eingespeist werden. In den angeschlossenen Gebäuden nimmt der Wärmetauscher die Energie aus der Gebäudeklimatisierung auf. Das erwärmte Wasser fließt im geschlossenen Kreislauf an den Energiestandort Süd zurück, wird wieder abgekühlt und erneut in den zu kühlenden Gebäuden eingesetzt.

Im Vergleich zur Kühlung über dezentrale, konventionelle Hausklimaanlagen spart Fernkälte bis zu 70% des Stromverbrauchs und reduziert auch die CO2-Emissionen entsprechend. Zudem ist Fernkälte ökologisch und nachhaltig, wenn die natürliche Kälte von Grundwasser oder von Flüssen genutzt werden kann. Das ist in München-Sendling der Fall: Die neu entstehende Kältezentrale nutzt unter anderem das kühle Wasser des Isarwerkkanals, um die Fernkälte zu erzeugen. Da es sich um ein geschlossenes System handelt, gibt es keinen unmittelbaren Eingriff in die Wasserökologie. Das neue Fernkälte-Projekt in München hat auch zahlreiche positive städtebauliche Auswirkungen. Durch die zentrale Fernkälteversorgung werden weitere Kühlaggregate auf Dächern der Innenstadt vermieden.

Zudem verbessert sich das innenstädtische Mikroklima, da Fernkälte im Gegensatz zu dezentralen Hausklimaanlagen ohne die Emission von Abwärme in die im Sommer ohnehin aufgeheizte Innenstadt auskommt. Fernkälte trägt dazu bei, der der Gesamterwärmung Münchens entgegenzuwirken und den wachsenden Kältebedarf in der Großstadt umweltschonend zu decken. Im Endausbau wird am Energiestandort Süd Kühlenergie von 36 Megawatt erzeugt – das entspricht etwa dem Kühlungsbedarf von vor Ort gewonnene Wärme aus der Geothermie wird auch in der am Energiestandort Süd entstehenden großen Fernkältezentrale mitgenutzt. Der Ausbau des Münchner Fernkältenetzes macht die neue Fernkältezentrale zur größten in Europa.

Weitere Beispiele (2022)

  • In der schwedischen Stadt Sundsvall wird das Krankenhaus im Sommer mit Fernkälte versorgt. Dort wird Schnee in einem 50.000 Kubikmeter großen Bassin gelagert, welches mit Baumrinde abgedeckt wird. Das Schmelzwasser kühlt über einen Wärmeübertrager die Fernwärmeanlage des Krankenhauses. Dieses System arbeitet so aber nicht kostengünstiger als eine Klimaanlage.
  • Das Deep Lake Water Cooling System ist ein Projekt, das die im Wasser des Ontariosees gespeicherte Kälte dazu benutzt, verschiedene Gebäude in Toronto mit umweltfreundlich erzeugter Kälte für die Kühlung zu versorgen.
  • Seit 1973 besitzt Chemnitz (damals Karl-Marx-Stadt) als zweite deutsche Stadt ein Fernkältenetz. Das etwa vier Kilometer lange von den Stadtwerken Chemnitz betriebene Netz versorgt Technische Universität, Opernhaus, Stadthalle, Amtsgericht sowie mehrere große Einkaufszentren. Anfangs wurde die Kälte mittels Kompressionskältemaschinen erzeugt. Mit Beginn der 1990er Jahre erfolgte die Modernisierung durch Einbau von Absorptionskältemaschinen. Seit Ende Juni 2007 sorgt ein 3500 m³ Wasser fassender Kältespeicher für den optimalen Betrieb der Kälteerzeuger sowie die Spitzenlastdeckung an Hochsommertagen. Damit ist es möglich, auf die mit Elektroenergie angetriebenen Kältemaschinen weitgehend zu verzichten. Die Absorptionskältemaschinen werden mit der Abwärme des Heizkraftwerkes betrieben, die sonst ungenutzt über Kühltürme an die Umwelt abgegeben würde.
  • 1998 startete das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik in Gera ein Pilotprojekt, bei dem eine Dampfstrahlkältemaschine, die durch den Dampf des örtlichen Fernwärmenetzes angetrieben wird, in der Innenstadt ein Fernkältenetz mit 6 °C kaltem Wasser versorgt. Derartige Kältemaschinen fanden bislang nur in der industriellen Fertigung Anwendung. Zu Spitzenlastzeiten kann eine Kompressionskältemaschine zugeschaltet werden. Beide Maschinen stellen jeweils 600 kW, also zusammen 1,2 MW Kälteleistung zur Verfügung.
  • In Wien wird Kälte aus der Abwärme einiger Kraftwerke sowie einer Müllverbrennungsanlage erzeugt und unter Benutzung des Prinzips einer Absorptionskältemaschine über ein Fernkältenetz verteilt. Die sogenannte Rückkühlung erfolgt über den Donaukanal bzw. über Kühltürme. Derzeit werden mit dem 24 Kilometer lange Fernkältenetz der Wien Energie mit Hilfe von 21 Fernkältezentren etwa 180 Gebäude wie z. B. die Universität Wien, Spitäler, Hotels und Privatwohnungen versorgt. 2022 betrug die Kälteleistung 200 Megawatt, sie soll bis 2030 auf 350 Megawatt ausgebaut werden.
  • In Paris wird das Wasser der Seine zur Kühlung des Fernkältenetzes benutzt.

Literatur

Dommann, D.: Die Fernwärme- und Fernkälteversorgung in der Freien und Hansestadt Hamburg: HEW. Hamburg., 1994.

Hu, Jianjun, Christine Doughty, Patrick Dobson, Peter Nico, Michael Wetter, Coupling Subsurface and Above-Surface Models for Design of Borefields and Geothermal District Heating and Cooling Systems, Stanford Geothermal Workshop , 2020

Weblinks

https://de.wikipedia.org/wiki/Fernkälte

zuletzt bearbeitet August 2022, Änderungs- oder Ergänzungswünsche bitte an info@geothermie.de