Großwärmepumpen gelten als ein möglicher Hoffnungsträger für Nah- und Fernwärmenetze. Die großen Anlagen sind besonders energieeffizient und könnten eine große Anzahl an Haushalten mit der benötigten Wärmeenergie versorgen. Das Potenzial für Fluss- und Meerwärmepumpen etwa schätzen Experten dabei riesig ein. Allein die Meeres-Wärmepumpe in der Nordsee, die jetzt im dänischen Esbjerg ihren Betrieb aufgenommen hat, versorgt bereits 100.000 Menschen mit Energie.
Jedes Gewässer könnte sich für Großwärmepumpen eignen
Das Funktionsprinzip von Großwärmepumpen unterscheidet sich dabei nicht nennenswert von ihren kleinen Verwandten. Sie nutzen die Umgebungswärme aus verschiedenen Quellen, im Fall von Gewässerwärmepumpe aus dem jeweiligen Gewässer. Das Potenzial für Flüsse wäre dabei groß. Allein das Modell in Esbjerg pumpt bis zu 4.000 Liter Wasser pro Sekunde. Durch das Kältemittel und einen Kompressor entzieht sie dem Wasser die Wärme, um sie schließlich über Fernwärme-Rohre an die Haushalte weiterzutragen. Das abgekühlte Meerwasser fliest dabei in die Nordsee zurück. Im Falle der Nordsee-Wärmepumpe liefert den Strom für die Antriebsleistung auch der Windpark im Meer, direkt neben der Wärmepumpen-Anlage.
Dadurch stammt der Strom ebenso aus erneuerbaren Energien wie die Umweltwärme. Wie der Hersteller der Wärmepumpe, Man Energy Solutions, in einer Pressemitteilung erklärt, erzeugt sie jährlich 280.000 MWh an Wärme. Es handelt sich um die Erste von zwei geplanten Meereswasserpumpen. Gemeinsam sollen sie eine Gesamtleistung von 70 Megawatt (MW) besitzen. Als Betreiber der Wärmepumpe fungiert das Unternehmen DIN Forsyning. Mithilfe der Wärmepumpen sollen laut Hersteller 120.000 Tonnen CO₂ pro Jahr eingespart werden. Bis 2030 will die dänische Stadt vollständig klimaneutral werden.
Großwärmepumpen auch in Deutschland denkbar
Ähnliche Vorstöße werden bereits in Deutschland realisiert. So wie der geplante Bau einer Riesenwärmepumpe in Ludwigshafen, die das BASF-Werk mit der benötigten Energie versorgen soll. Sie wäre die größte industrielle Wärmepumpe weltweit. Auch deutsche Flüsse und große Seen könnten sich hierzulande als Bauplatz für Großwärmepumpen anbieten, um Fernwärmenetze mit umweltfreundlicher Wärme zu versorgen. Grundsätzlich könnte jedes Gewässer dafür genutzt werden. Einige eignen sich jedoch besser als andere. Große Oberflächengewässer stellen einen großen Energiespeicher dar, da das Wasser bereits eine hohe Wärmekapazität besitzt.
Bei Seen spielt vor allem die Größe des Sees und dessen Tiefe eine entscheidende Rolle. Flache Seen können im Winter vollständig zufrieren, sodass sie keine verlässliche Energiequelle liefern würden. Besser hingegen fallen tiefe Seen aus, gegebenenfalls auch Tagebaurestlöcher, da diese 50 bis 60 Meter tief sein können. Süßwasser erreicht seine höchste Dicht bei 4 Grad Celsius, weshalb das Wasser am Grund von tiefen Seen auch in harten Wintern noch immer eine Temperatur von 4 Grad Celsius aufweist. Ebendiese konstanten Wassertemperaturen sowie die dauerhafte Verfügbarkeit im Winter sind entscheidende Kriterien, um einen geeigneten Standort zu bestimmen. Ein weiterer Vorteil der Wärmepumpen im Gewässer wäre die Herabsenkung der dortigen Temperaturen. Da sich die Gewässer schnell in der Klimakrise erwärmen, könnte dieser Temperaturerhöhung gezielt entgegengewirkt werden.