Ein Bericht von Götz Warnke

Wärmepumpen sind in aller Munde und mittlerweile auch in vielen Gärten. Die Schlüsseltechnologie der Wärmewende nutzt dabei verschiedene Quellen der Umweltwärme, um sie dann auf die gewünschte Nutztemperatur anzuheben. Diese Quellen sind im Bereich Wohnungswärme entweder gasförmig (z.B. Luft), fest (Erdboden, Sand, Asphalt) oder flüssig (PVT-Wärme, Abwasser, Grundwasser, Wasser von Seen/Seethermie oder Flüssen/Flussthermie). Bei den flüssigen Quellen handelt es sich bisher fast ausschließlich um mehr oder minder verändertes Süßwasser.

Das muss jedoch nicht so sein. Seit über einem Jahrzehnt gibt es große Meerwasser-Wärmepumpen, die mit ihrer Megawatt-Leistung weite Fernwärmenetze versorgen –  vor allem in den skandinavischen Ländern. Wegen des dichteren Mediums Wasser ist eine Meerwasser-Wärmepumpe meist effizienter als eine Luftwärmepumpe. In Deutschland ist dieser Trend bisher – von einer Demonstrations-Meerwasser-Wärmepumpe auf der ostfriesischen Insel Borkum abgesehen – nicht angekommen. Doch das ändert sich gerade, und zwar in der holsteinischen Kleinstadt Neustadt. Dort haben die örtlichen Stadtwerke am Hafen Deutschlands erste Meerwasser-Wärmepumpe installiert, die ihre Wärme in ein größeres Wärmenetz einspeist.

Geografie und Lage

Die Hafenstadt liegt am Landeinschnitt einer Ostseebucht, an dessen östlicher Seite sich der Fischer- und Freizeithafen und an dessen westlicher Seite sich ein ehemaliger Handelshafen befindet, von dem früher holsteinisches Getreide und in den 1990ern Altautos ins Baltikum ausgeführt wurden. Nördlich der Stadt liegt mit einer schmalen Verbindung zum Hafenbecken das Neustädter Binnenwasser, ein großer Brackwassersee, in den die Kremper Au mündet. Da dieses Flüsschen nur geringe Wassermengen in das Binnenwasser einleitet, entspricht der Salzwassergehalt des eigentlichen Hafens meist dem der westlichen Ostsee in Höhe von 1,5 % bis 1,8 %. Dadurch wird von Natur aus der Gefahr einer Vereisung der Wärmepumpe entgegengewirkt.

Da die westliche Hafenseite (Gewerbehafen) grundlegend überplant und zwischen Kaikante und dem westlich gelegenen Bahnhof als Neubaugebiet gestaltet wurde, bot sich hier der Bau eines Nahwärmenetzes an, das die Stadtwerke Neustadt in Holstein (SWNH) realisierten.

Die Meerwasser-Wärmepumpe

Die Meerwasser-WP in Neustadt besteht aus drei Bauwerken: einer Pumpenstation zur Meerwasserentnahme direkt an der westlichen Kaikante des Hafens. Hier wird das aus ca. vier Metern Tiefe angesaugte Wasser gereinigt und filtriert, um dann über eine ca. 170 Meter lange unterirdische Leitung landeinwärts zum eigentlichen Wärmepumpengebäude in der Nähe des Bahnhofs gepumpt zu werden.

Das dort in der Wärmepumpe um ca. 2,5°C abgekühlte Wasser wird über eine zweite, etwa gleich lange Leitung zu einer Station geführt, die ebenfalls zum westlichen Hafen gehört – aber etwas weiter seewärts liegt –, welche das Wasser wieder in die Neustädter Bucht einleitet.

Mögen diese Aufteilung des Wärmepumpensystems auf drei Örtlichkeiten und die damit verbundenen langen Leitungen im ersten Moment fragwürdig erscheinen, so sind sie doch technisch sinnvoll: Der Abstand von ca. 150 Metern zwischen Meerwasser-Entnahme und Wiedereinleitung ins Meer ist notwendig, damit es nicht zu einem „thermischen Kurzschluss“ kommt, bei dem die Wasserpumpen gleich wieder das abgekühlte Wasser einsaugen, das von der Wärmepumpe ins Meer strömt.

Die Positionierung des hohen Gebäudes mit der eigentlichen Wärmepumpe plus dem großen Pufferspeicher etwas landeinwärts ist nicht nur wegen des Hafenpanoramas sinnvoll, sondern bietet auch einen gewissen Hochwasserschutz, zumal die Ostsee erst kürzlich wieder gezeigt hat, welches Zerstörungspotential hier vorhanden ist. Jetzt schmiegt sich das Gebäude optisch an zwei ehemalige, hohe Getreidespeicher an, die zu Wohnungen umgebaut werden.

Das Nahwärmenetz wurde von der Hamburger Ingenieurfirma Averdung geplant; von der Planung bis zur Umsetzung dauerte es nach Aussage der Stadtwerke Neustadt in Holstein rund fünf Jahre.

Die bereits Ende 2024 gelieferte, zweistufige Wärmepumpe mit einer Leistung von einem Megawatt (MW) stammt von der Firma Johnson Controls; sie hebt die Meerwasserwärme auf Heizwasservorlauftemperaturen bis 72°C an und liefert eine Heizleistung von bis zu 700 kW. Flankiert durch den 25.000-Liter-Pufferspeicher und ergänzt durch die Abwärme eines Müllheizkraftwerks sowie eines Spitzenlast-Gaskessels kann das System bis zu 200 Haushalte mit Wärme versorgen.

Ausblick

Meerwasser-Wärmepumpen sind wie andere Wasser-Wasser-Wärmepumpen ebenso wie große Solarthermieanlagen und Tiefengeothermie eine wichtige Energietechnik zur Dekarbonisierung von Nah- und Fernwärmenetzen. Allerdings muss ein solches Netz vorhanden sein oder zumindest neu errichtet werden, was die Verbreitung dieser Technik natürlich begrenzt.

Dennoch gibt es auch in Deutschland neue Projekte: So haben die Stadtwerke Flensburg, deren Tiefengeothermie-Projekt aus geologischen Gründen nicht umgesetzt werden konnte, mit dem Bau einer großen Meerwasser-Wärmepumpe begonnen. Diese soll Ende 2027 ans Netz gehen und bei einer elektrischen Leistung von 21 MW eine thermische Gesamtleistung von 60 MW erbringen. Es wird mit Sicherheit nicht das letzte Meerwasserwärme-Großprojekt bleiben. So verfügen die Stadtwerke der größeren Küstenstädte Mecklenburg-Vorpommerns seit Jahrzehnten über Fernwärmenetze. Greifswald, das bis 2035 klimaneutral werden will, setzt bisher auf eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage und – wie auch Stralsund – auf eine großflächige Solarthermieanlage, was aber eine Ergänzung durch eine Meerwasser-Wärmepumpe nicht grundsätzlich ausschließt. Beispielsweise in Wismar, wo man u.a. auf Abfälle aus der Holzindustrie und Geothermie für die Fernwärme setzt, ist auch eine Meereswärme-Nutzung im Gespräch.

Und auch in der holsteinischen Hafenstadt Kiel, deren Haushalte zu 42 Prozent mit Fernwärme versorgt werden, ist „Förde-Wärme“ eine Option. Viele andere westdeutsche Hafenstädte verfügen nur über kleinere Wärmenetze oder setzen vor allem auf zweifelhafte Lösungen wie Biomasse-Verbrennung. Dennoch werden sich immer wieder Fenster für die „Meeresthermie“ auftun, nicht nur bei Bauprojekten wie dem künftigen Marinehafen in Emden.