Wärme aus dem Fluss

Bild: MVV

Eine riesige Flusswasser-Wärmepumpe soll künftig Wärme aus dem Rhein für die Kölner Innenstadt nutzbar machen. Die Anlage in Köln-Niehl erreicht eine Leistung von 150 Megawatt und soll ab 2028 rund 50.000 Haushalte mit Fernwärme versorgen. Damit wird das Projekt zu einem wichtigen Baustein für eine klimafreundliche Wärmeversorgung ohne fossile Brennstoffe.

Wer heute die Heizung aufdreht, verbrennt meist einen fossilen Brennstoff: Etwa 56 Prozent aller deutschen Wohnungen erhalten Wärme über gasbetriebene Heizungen. Einen Öltank im Keller haben noch rund 17 Prozent der Haushalte. Darin liegt ein großes Problem: Fossile Energieträger setzen viel Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre frei. Allein 20 Prozent aller CO2-Emissionen in Deutschland entstehen durch Heizen und Warmwasser. Die Bundesregierung hat deshalb beschlossen, dass die Wärmeversorgung der Gebäude bis 2045 treibhausgasneutral werden soll. Ein zentraler Hebel dabei: der Einsatz von Wärmepumpen. Viele private und gewerbliche Gebäudeeigentümer haben sich bereits dafür entschieden. Bisher wurden etwa zwei Millionen Wärmepumpen in Deutschland verkauft, schätzt der Bundesverband Wärmepumpe.

Europas größte Flusswasser-Wärmepumpe entsteht in Köln

In größerem Maßstab geplant und realisiert, können Wärmepumpen allerdings nicht nur einzelne Häuser, sondern ganze Stadtteile mit Wärme versorgen. Genau das geschieht gerade in Köln: Am Rheinufer im Stadtteil Niehl entsteht die größte Flusswasser-Wärmepumpe Europas. Sie besteht aus drei Kompressoren, die jeweils eine Leistung von 50 Megawatt haben. Zum Vergleich: Die seit Oktober 2023 in Mannheim am Rhein betriebene Flusswasser-Wärmepumpe, bisher Deutschlands Nummer eins, erreicht 20 Megawatt und versorgt etwa 3.500 Haushalte mit Wärme. Die neue Kölner Anlage soll künftig sogar rund 50.000 Haushalte in der Kölner Innenstadt heizen. 

Laut dem regionalen Energieversorger Rheinenergie spart die Anlage dabei bis zu 100.000 Tonnen Kohlenstoffdioxid jährlich ein. „Die Wärmepumpe ist eine hoch effiziente Lösung, um die Wärmeversorgung in Köln zu dekarbonisieren“, erklärt Christoph Preuß, Unternehmenssprecher der Rheinenergie. Nach knapp zwei Jahren Bauzeit soll die Anlage bereits 2028 in Betrieb gehen.

Um die Haushalte zu versorgen, entzieht die Anlage dem Rhein über einen Wärmetauscher Wärme. Selbst in den Wintermonaten ist sein Wasser meist wärmer als die Umgebungsluft. Die Wärme bringt ein Kältemittel zum Verdampfen. Kompressoren verdichten das Gas, wodurch es sich stark erhitzt. Diese Wärme gibt die Anlage über einen weiteren Wärmetauscher an das Wasser des Kölner Fernwärmenetzes ab, das sie zu den Gebäuden transportiert.

Kölner Zukunft: Wärmepumpe und Gaskraftwerk im Wechsel

Die Inbetriebnahme der Kölner Flusswasser-Wärmepumpe ist auch deshalb so schnell möglich, da sie in ein bereits bestehendes Fernwärmenetz eingebunden wird. Am gleichen Standort steht nämlich bereits seit 2005 ein mit Erdgas betriebenes Heizkraftwerk, das bisher die alleinige Wärmeversorgung übernahm. Künftig sollen beide Anlagen je nach Bedarf und Preisentwicklung abwechselnd laufen. „Wenn im deutschen Stromnetz besonders viel Strom aus erneuerbarer Energie eingespeist ist, sinken die Börsenstrompreise für grünen Strom massiv. Das ist der Moment, in dem die Wärmepumpe die Fernwärmeproduktion übernimmt, weil die Produktionskosten aus diesem billigen Strom niedrig sind“, erklärt Preuß. Die Rhein-Wärmepumpe soll laut Preuß ausschließlich mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen betrieben werden. 

Umgekehrt übernimmt die Gasanlage, wenn die Börsenstrompreise für erneuerbaren Strom steigen. Dann wäre die Produktion aus der Wärmepumpe teurer, die Gasanlage hingegen günstiger. Auch der Bedarf ist je nach Jahreszeit unterschiedlich: „Die Wärmepumpe wird nicht im Volllastbetrieb das gesamte Jahr durcharbeiten, weil der Wärmebedarf im Sommer niedriger, im Winter höher ist“, sagt Preuß. Der Betreiber Rheinenergie plant zudem, auch die vorhandene Anlage in einigen Jahren von Erdgas auf erneuerbare Energie umzustellen. „Wir erwarten, dass ab Mitte der 2030er-Jahre zunehmend Wasserstoff aus grünen Quellen günstiger und in steigenden Mengen verfügbar ist“, sagt Preuß. 

Teil der neuen Anlage ist eine Halle, um den drei Kompressoren, die jeweils 15 mal 25 Meter messen, genug Platz zu bieten. „Das Areal für die gesamte Anlage ist etwa so groß wie drei Fußballfelder“, sagt Preuß. Für den Bau der Kölner Flusswasser-Wärmepumpe kommt also eine beachtliche Menge an Stahl und Beton zum Einsatz. Der Energieverbrauch, die Emissionen und die damit verbundene Umweltbilanz des Projekts würden sich aber im Laufe der Betriebszeit sehr schnell ausgleichen, sagt Martin Pehnt, Energiewissenschaftler und Geschäftsführer des Instituts für Energie- und Umweltforschung Heidelberg. „Bei Wärmepumpen, auch in der Größenordnung wie der in Köln, haben sich die Bauaufwendungen im Vergleich zu einer fossilen Wärmeversorgung innerhalb von einigen Monaten, wenn nicht sogar Wochen, amortisiert“, sagt Pehnt. Schließlich sei eine Wärmepumpe vor Ort nahezu emissionsfrei, und der deutsche Strommix wird immer grüner.

Rheinwasser-Wärmepumpe funktioniert auch bei Niedrigwasser

Auch künftiges Niedrigwasser im Rhein, mit Rekordtiefständen wie im Sommer 2026 oder noch niedriger, soll die Funktion der Wärmepumpe nicht beeinträchtigen. „Der Industriehafen am Standort ist tief ausgebaggert, sodass er niedrigwasserfest ist“, sagt Preuß und erläutert: „Wenn der Pegel Köln auf 40 Zentimeter sinkt, steht das Wasser im Niehler Hafen rund einen Meter höher – das reicht zumindest für einen Teillastbetrieb.“ 

Die Idee, mit Flusswasser ganze Stadtviertel zu heizen, hat inzwischen auch andere deutsche Großstädte überzeugt. Ähnlich große Flusswasser-Wärmepumpen entstehen derzeit in Mannheim und in Düsseldorf, alle am Rhein gelegen. So baut der Mannheimer Energieversorger MVV aktuell eine zweite Anlage, mit einer Leistung von 165 Megawatt. Sie wird die in Köln geplante also noch einmal übertreffen.