Großwärmepumpen für saubere Wärmeversorgung

Eine Wärmepumpe funktioniert nach demselben Prinzip wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt. Beim Kühlschrank entsteht Abwärme durch den Kühlprozess, bei der Wärmepumpe ist diese Abwärme das gewünschte Endprodukt. Als Wärmequelle wird bei der Großwärmepumpe in Simmering das Kühlwasser der Kraftwerksanlagen genutzt, in die die nicht mehr nutzbare Wärme aus den KWK-Anlagen abgeleitet wird. Zusätzlich kann auch die Umgebungswärme des in unmittelbarer Nähe liegenden Donaukanals als Wärmequelle verwendet werden.

Bei der Hauptkläranlage wird das Abwasser als Wärmequelle genutzt: Normalerweise fließt das Abwasser der Kläranlage nach der Reinigung in den Donaukanal. Ab sofort macht das Wasser davor noch einen Umweg in die Großwärmepumpenanlage: Dort stehen die Wärmepumpen, die mit Wärmetauschern dem gereinigten Wasser rund sechs Grad Celsius entziehen. Diese geringe Temperatur kann Wien Energie mit der modernen Technik in der hochkomplexen Anlage nutzen, um Wärme mit mehr als 90 Grad Celsius zu erzeugen. Diese Wärme fließt dann in Form von heißem Wasser über das Fernwärmenetz in zigtausende Wiener Wohnungen, die mit Fernwärme versorgt werden. Wien Energie verwertet so die wertvolle Wärmeenergie im gereinigten Abwasser, die bislang ungenutzt blieb.

Den Ökostrom für den Betrieb der Anlage bezieht Wien Energie direkt vom nahegelegenen VERBUND-Donaukraftwerk Freudenau. Für den effizienten und optimalen Betrieb der Wärmepumpe hat Wien Energie eine eigene Direktleitung zwischen Kraftwerk und Anlage errichtet. Beim Kraftwerk wurde dazu eine eigene Abzweigstelle gebaut. Von dort fließt der Strom über die rund ein Kilometer lange Leitung bis zur Wärmepumpe. So kommt sämtliche eingesetzte Energie direkt aus der Umgebung und wird für die Wärmeversorgung der Wiener*innen genutzt.

Die Großwärmepumpe besteht aus zwei baugleichen Wärmepumpen mit jeweils einem in sich geschlossenen Kältemittelkreislauf. Dieses Kältemittel nimmt die Abwärme über einen Wärmetauscher auf und wird durch einen mit Strom betriebenem Kompressor verdichtet und erwärmt. Schließlich wird das Kältemittel wieder verflüssigt und die dabei entstehende Abwärme an das Fernwärmewasser abgegeben.

Die in der hochkomplexen Anlage verbaute Technik ermöglicht, dass Wärme bereits aus sehr geringen Temperaturen gewonnen werden kann. Ab Temperaturen von 6°C kann mit Hilfe der Wärmepumpe Wärme von 95°C erzeugt werden. Weil auch das für die Wiener Fernwärme-Hauptleitungen (durchschnittlich 100 bis 150°C) noch eine eher geringe Temperatur ist, sorgt ein intelligentes Verteilsystem dafür, dass das Wasser optimal im Fernwärmenetz genutzt werden kann und dort eingesetzt wird, wo die erforderlichen Temperaturen niedriger sind.

Seit März 2019 nutzt eine Großwärmepumpe beim Kraftwerk Simmering die Abwärme aus dem Kühlwasser.

Ende 2023 wurde die erste Ausbaustufe für eine der leistungsstärksten Großwärmepumpen Europas am Gelände der ebswien Kläranlage in Simmering in Betrieb genommen. Normalerweise fließt das Abwasser nach der Reinigung in den Donaukanal, seit Dezember 2023 macht es davor noch einen Umweg in die Großwärmepumpenanlage: Dort stehen im Vollausbau sechs Wärmepumpen, die mit Wärmetauschern dem gereinigten Wasser rund sechs Grad Celsius entziehen. Diese geringe Temperatur kann Wien Energie mit der modernen Technik in der hochkomplexen Anlage nutzen, um Wärme mit mehr als 90 Grad Celsius zu erzeugen. Die Anlage versorgt nun in einer ersten Ausbaustufe mit einer Leistung von 55 MW bis zu 56.000 Haushalte und im Vollausbau mit 110 MW bis zu 112.000 Wiener Haushalte mit umweltfreundlicher Fernwärme. Zwei Drittel der benötigten Energie kommen aus der Abwärme des gereinigten Abwassers der Kläranlage. Das letzte Drittel wird mit Ökostrom direkt aus dem benachbarten Donaukraftwerk Freudenau gedeckt, zu welchem eine eigene Direktleitung errichtet wurde. Mit der ersten Ausbaustufe der Großwärmepumpe erhöhen wir den Anteil erneuerbarer Fernwärme auf einen Schlag um rund sieben Prozent. Gefördert wird das Projekt aus den Mitteln der Umweltförderung des BMK.

Zwei weitere, kleinere Großwärmepumpen hat Wien Energie bereits für die Abwärmenutzung bei der UNO-City und der Therme Wien errichtet. Eine Großwärmepumpe in der Spittelau mit 16 MW Leistung liefert als weitere Erzeugungsquelle Wärme für das Fernwärmenetz in Wien.

Ziel ist es, die Abwärme aus der Müllverbrennungsanlage Spittelau sinnvoll zu nutzen. Aktuell werden die entstehenden Rauchgase in einem mehrstufigen Prozess gefiltert und gereinigt, durch eine nasse Rauchgaswäsche. Dieses Wasser wird anhand eines aufwändigen Prozesses gereinigt, dabei abgekühlt und als gereinigtes Wasser wieder in den Donaukanal abgegeben. Die Abwärme bleibt dabei im Rauchgas und wird über den Schlot an die Luft abgegeben.

Zukünftig soll dem bei der Abkühlung des Rauchgases entstehenden Kondensat (Wasser) mit Wärmetauschern rund 10 Grad Celsius entzogen werden. Die entstehende Energie wird  wiederum genutzt um Wärme mit rund 90 Grad Celsius zu erzeugen, welche dann über das Fernwärmenetz in die angeschlossenen Haushalte fließt.

Neben dem Vorteil der Wärmeversorgung werden gleichzeitig für den Prozess der Müllverbrennung um bis zu 125.000 Kubikmeter weniger Wasser pro Jahr aus dem Donaukanal gebraucht und die Effizienz der Müllverbrennungsanlage um 13 Prozent gesteigert.