Fraunhofer IEG: Technologie für die Transformation der Energiewirtschaft

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Wärme
Mit Besuchern besichtigt Arianna Passamonti die Gesamtanlage samt Solarthermieanlage, die ihre im Sommer gesammelte Wärme in 64 m Tiefe in Grubenwasser speichert.
Foto: Fraunhofer IEG

Großwärmepumpen können die Bereitstellung von Fern- und Prozesswärme in Zukunft kohlendioxidfrei übernehmen. Durch die Integration von erneuerbarem Strom in die Wärmeversorgung nehmen sie eine zentrale Rolle bei der Energiewende ein. Für die noch offenen Fragen bei Entwicklung und Betrieb steht in Cottbus am Fraunhofer IEG, Aachen, jetzt Deutschlands erste öffentlich zugängliche Forschungsanlage für Großwärmepumpen bereit. An der Eröffnung nahmen Prof. Dr.-Ing. Jörg Steinbach, Minister für Wirtschaft, Arbeit und Energie des Landes Brandenburg, und Philipp Nimmermann, Staatssekretär im Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, teil.

Nach Aussage von Mario Ragwitz, Leiter des Fraunhofer IEG, hat die Energiewende erfolgreich große Mengen nachhaltigen Strom an den Markt gebracht. Mit Großwärmepumpen kann dieser Erfolg auf den Wärmemarkt übertragen werden. Mit der Forschungsanlage für Großwärmepumpen leistet das Fraunhofer IEG nach eigenen Angaben einen zentralen Beitrag für das Energiesystem der Zukunft und unterstützt Energieversorger und Hersteller, die bestmögliche Wärmepumpe für ihre Anwendung zu finden – egal ob Prozesswärme für die Industrie oder Fernwärmenetze auf kommunaler Ebene.

Brandenburg ist eine der führenden Energiewenderegionen in Deutschland und Europa und will im laufenden Jahrzehnt Pionier-Region für klimaschonendes Wirtschaftswachstum werden, unterstreicht J. Steinbach. Mit der Erprobungsanlage für Großwärmepumpen setzt das Fraunhofer IEG einen markanten Meilenstein in der Strukturentwicklung Brandenburgs. Die Anlage ist ein weiterer wichtiger Beitrag, um die vorhandenen Kompetenzen einer Energieregion in die zukunftsfesten Kompetenzen einer nachhaltigen Technologieregion zu übertragen – und Firmen und Fachkräfte auch in der Lausitz zu halten.

Laut P. Nimmermann wird es der Region durch die Energiewende möglich das Leben und Wirtschaften klimaneutral zu gestalten — Großwärmepumpen für Industrie und Wärmenetze bilden einen nicht zu unterschätzenden Baustein. Stadtwerke und viele energieintensive Betriebe werden in den kommenden Jahren über die Anschaffung von Hochtemperatur- oder Großwärmepumpen nachdenken. Das Fraunhofer IEG und seine Partner erweitern mit der Erprobungsanlage in Cottbus die Kompetenzen vor Ort und schaffen einen Mehrwert für die Wirtschaft und den Klimaschutz.

Anwendungsnahe Forschung für mehr Wirtschaftlichkeit
Die jetzt eingeweihte Anlage umfasst zwei Forschungs- und Erprobungsprüfstände für Wärmepumpen großer Leistung und hoher Temperaturen. Großwärmepumpen (GWP) und Hochtemperaturwärmepumpen (HTWP) können die Bereitstellung von Fern- und Prozesswärme in Zukunft nachhaltig und kohlendioxidfrei übernehmen. Als Basistechnologie, die die Grundlage für die Integration von erneuerbarem Strom ins Wärmenetz schafft, nehmen GWP und HTWP eine zentrale Rolle bei der Energiewende ein. Das Fraunhofer IEG unterstützt Hersteller, Projektierer und Entwickler mit den Prüfständen dabei, ihre Technologien für den Markt zu validieren und den Betrieb zu optimieren. Die Anlage ist eine zugangsoffene Infrastruktur für Testung, Qualifizierung und Weiterentwicklung von Wärmepumpen nach anerkannten Standards. Mit Großwärmepumpen können fossile Wärmenetze und damit viele Haushalte auf einen Schlag von nachhaltiger Energie profitieren oder Industriebetriebe ihren Wärmebedarf nachhaltig, zuverlässig und bezahlbar am heimischen Markt decken.

Der erste Prüfstand misst die Leistungsdaten von Sole-/Wasser-Aggregaten für bis zu einem Megawatt Heizleistung und Vorlauftemperaturen bis 90 °C im realitätsnahen Betrieb und liefert so die Basis für die Weiterentwicklung und Optimierung von Wärmepumpenprototypen. Mit dem Prüfstand sind Freifeldmessungen zur Schallausbreitung und elektromagnetischen Verträglichkeit möglich. Der Prüfstand steht Herstellern und Entwicklern zur Verfügung und vereint die Möglichkeiten, an realen Großwärmepumpen in definierten Laborbedingungen zielgerichtet Maßnahmen zu validieren, die Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit verbessern. Der Forschungs- und Erprobungsprüfstand entstand in etwa einem Jahr Planungs- und Bauzeit auf dem Gelände des Heizkraftwerk Süd in Cottbus und ist in dessen Kühlsystem integriert.

Im zweiten Prüfstand der Anlage wird ein Dauertest an einer Großwärmepumpe mit einer Leistung von 500 kW durchgeführt. Sie ist das Modell für eine geplante Wärmepumpe mit mehreren MW Leistung, mit der zukünftig die Stadt Cottbus mit Fernwärme aus dem lokalen Bergbaufolgegewässer „Ostsee“ versorgt werden soll. Das Fraunhofer IEG erprobt in dem öffentlich geförderten Forschungsprojekt „FernWP“ an diesem Modell die Technologie und erarbeitet ein Betriebskonzept.

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