Wie funktioniert eine Seewasserwärmepumpe?
Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe nutzt die in Gewässern gespeicherte thermische Energie zur Heizung und Kühlung von Gebäuden. Dabei werden Pumpen eingesetzt, um Wasser aus Seen oder Flüssen zu entnehmen, das anschließend durch Wärmetauscher geleitet wird, um Wärme abzugeben oder aufzunehmen. Diese Technologie ist umweltfreundlich, da sie erneuerbare Energiequellen nutzt und die CO2-Emissionen reduziert. Seewasserwärme bietet eine konstante Wärmequelle, da die Wassertemperaturen im Vergleich zu Lufttemperaturen relativ stabil sind.
Könnten der Große und/oder der Kleine Eutiner See als Umweltwärmequelle genutzt werden?
Mit Hilfe von Wasser-Wasser-Wärmepumpen könnte die Seewärme der beiden Eutiner Seen effektiv genutzt werden. Basierend auf der maximalen Tiefe der Gewässer wurde die mittlere Tiefe wie folgt abgeschätzt: Der Große Eutiner See hat eine mittlere Tiefe von 15 Metern, während die mittlere Tiefe des Kleinen Eutiner Sees bei 3 Metern liegt.
Die maximale Abkühlung von stehenden Gewässern wird individuell von regionalen Wasserbehörden festgelegt. Für die beiden Seen in Eutin wurde eine maximale Auskühlung von 1 K angesetzt, was ein üblicher Grenzwert für stehende Gewässer darstellt. Auf dieser Grundlage wird die maximale Wärmeentzugsmenge sowie die durchschnittliche Entzugsleistung bestimmt:
Großer Eutiner See:
- Nutzbare Wärmemenge: 40,1 GWh/a
- Durchschnittliche Entzugsleistung: 4,6 MW
Es wird angenommen, dass nicht die maximal entziehbare Wärmemenge des gesamten Sees an einer Stelle genutzt werden kann. Daher wird geschätzt, dass etwa 20 % der zuvor berechneten Wärmemenge tatsächlich nutzbar sind.
Für die Abschätzung des nutzbaren Wärmepotenzials werden folgende Annahmen getroffen:
- Durchschnittliche Temperatur des Sees: 10 °C
- Maximale Entzugsleistung der Wärmepumpe (Verdampfer): 0,91 MWth
- Ziel-Vorlauftemperatur: 80 °C
- Ausfall der Wärmepumpe aufgrund zu kalter Wassertemperaturen: 1.000 Stunden
Die Ergebnisse der Potenzialanalyse zeigen:
- Maximale Wärmeleistung der Wärmepumpe: 1,43 MWth
- Jahresarbeitszahl (JAZ): 2,8
- Nutzbare Wärmemenge: 11 GWh
Der Große Eutiner See weist somit ein signifikantes Potenzial zur Nutzung von Seewärme auf. Im weiteren Verlauf sollten Temperaturmessungen durchgeführt und die Machbarkeit insbesondere im Hinblick auf die Vorgaben der Wasserbehörde geprüft werden.
Ergebnis – Großer Eutiner See
Die bisher geplante Entnahmestelle für die Seewärmenutzung befindet sich auf ungeeignetem Untergrund, was die Machbarkeit der Anlage beeinträchtigt. Laut den Stadtwerken Eutin (SWE) liegt die Entnahmestelle im Moorgebiet, das nicht für den Aufbau eines Heizwerks geeignet ist.
Zusätzlich hat sich herausgestellt, dass das theoretische Potenzial des Großen Eutiner Sees deutlich geringer ist als ursprünglich angenommen. Die mittlere Tiefe des Sees beträgt lediglich 5 Meter, anstatt der bisher angenommenen 15 Meter. Dadurch reduziert sich die unter den getroffenen Annahmen ermittelte Wärmeleistung der Wärmepumpe von 2,4 MW auf 0,8 MW.
Mit einer Tiefe von weniger als 10 Metern im Bereich der geplanten Entnahmestelle ist der See tendenziell nicht tief genug für eine potenzielle Nutzung von Seewärme. Zudem sind größere Tiefen des Sees deutlich weiter von der Innenstadt und der geplanten Entnahmestelle entfernt. Aus diesen Gründen wird die Seewärmenutzung nicht mehr in der Potenzialanalyse für erneuerbare Wärmequellen berücksichtigt.
- Wärmemenge: 1,3 GWh/a
- Durchschnittliche Entzugsleistung: 0,15 MW
Ergebnis – Kleiner Eutiner See
Es ist zu beachten, dass aus dem Kleinen Eutiner See nur eine geringe Wärmemenge entzogen werden könnte. Zudem ist aufgrund der geringen Tiefe des Sees im Winter mit sehr niedrigen Temperaturen und möglicherweise Eis zu rechnen.
