SFV-Strategietagung mit besonderer Note: Borkums Meerwasser-Wärmepumpe
Auf der Insel Borkum liefert eine Meerwasser-Wärmepumpe klimaneutrale Energie für 115 Wohneinheiten. Als Umweltquelle dient hier das Meerwasser, welches durch Ebbe und Flut eine quasi unerschöpfliche Energiequelle darstellt. Den ersten Winter hat sie nun bereits geschafft - allerdings zeigen sich bereits erste Herausforderungen an den Wärmepumpen-Betrieb. Wir stellen dieses einzigartige Projekt vor.
Dieses Jahr fand die Strategietagung des SFV auf der Insel Borkum statt. Ein Ort, der nicht nur besondere Landschaft und Natur vereint, sondern auch vor Herausforderungen steht, was die Klimaneutralität angeht. Denn auf Inseln steht die Energieversorgung vor besonderen geografischen und strukturellen Hürden. Durch die isolierte Lage sind sie für die Belieferung mit Gas oder Elektrizität meist von submarinen Leitungen zum Festland abhängig. Zudem schränkt die begrenzte Fläche und strenge Bestimmungen zum Naturschutz die Erzeugung erneuerbarer Energien vor Ort stark ein – so ist beispielsweise ein Ausbau von Windenergieanlagen direkt auf der Insel Borkum über die zwei kleineren Bestandsanlagen hinaus gar nicht möglich. Dennoch hat sich Borkum das Ziel gesetzt, bis 2030 bilanziell klimaneutral zu werden - ambitioniert! Ein zentraler Baustein ist die Dekarbonisierung des Wärmesektors. Borkum ist deshalb Teil eines Pilotprojektes und hat eine der ersten Meerwasser-Wärmepumpen im Bereich des Borkumer Hafens in Betrieb genommen.
Die Großwärmepumpe nutzt das Meereswasser der Nordsee als kontinuierliche thermische Wärmequelle. Denn durch Ebbe und Flut ergibt sich ein stetiger Wasseraustausch und die im Meereswasser gespeicherte Energie ist quasi unerschöpflich. Mehrere mit Sole durchströmte Wärmetauscher im Hafenbecken entziehen dem Meereswasser Wärme. Diese Energie wird von der Sole auf den geschlossenen Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe ein paar Meter weiter übertragen. Technisch funktioniert die Wärmepumpe genau wie andere Wärmepumpen auch: Durch Verdichtung des Kältemittels wird die Temperatur auf das für die Heizungsversorgung benötigte Niveau angehoben, in einem (bzw. in diesem Fall zwei) Pufferspeicher zwischengespeichert und anschließend über ein lokales Nahwärmenetz an die angeschlossenen Gebäude verteilt. Die Wärmepumpe (genau genommen handelt es sich um zwei Geräte mit jeweils 110 und 75 kW Leistung) versorgt damit aktuell einen Wohnkomplex für Offshore-Mitarbeiter:innen von 115 Wohneinheiten mit Warmwasser und Heizung.
Im maritimen Umfeld stellt die technische Auslegung der Anlage jedoch spezifische Anforderungen an das Material und den laufenden Betrieb. Aufgrund der hohen Korrosivität von Salzwasser braucht es spezielle Wärmetauscher, die diesen Bedingungen standhalten. Zudem erfordert der Schutz vor Biofouling durch Muscheln, Algen oder Seepocken den Einsatz selbstreinigender Systeme und durchdachter Spülmechanismen, um ein Zusetzen der Wärmeübertragerflächen zu verhindern. Zwar war bereits nach dem ersten Jahr im Einsatz ein Zusetzen optisch erkennbar, in Rücksprache mit dem Hersteller wurde dies jedoch als unbedenklich eingeschätzt.
Die Wärmepumpe hat nun ihren ersten Winter durchgebracht - einen für Borkumer Verhältnisse außergewöhnlich kalten Winter. Hier zeigten sich schnell die Grenzen der bisherigen Dimensionierung: Die installierte Fläche der Wärmetauscher reichte bei den niedrigen Wassertemperaturen und dem hohen Wärmebedarf nicht aus, um die benötigte Heizlast vollständig zu decken. Um die Wärmeversorgung der angeschlossenen Haushalte lückenlos sicherzustellen, musste in den Spitzenlastzeiten temporär mit Gas zu geheizt werden. Ist das Projekt damit gescheitert? Nein - bei weitem nicht. Die Stadtwerke sehen es locker - denn es ist ja ein Pilotprojekt, das dafür da ist, neue Erkenntnisse zu gewinnen. Und einige Erkenntnisse gibt es bereits: So würde Olaf Look, Leiter für Neue Technologien bei den Stadtwerken Borkum, der uns die Wärmepumpe zeigte, bei einer weiteren Planung von der zentralen Warmwasserbereitung absehen. Denn die Wärmepumpe stellt Warmwasser mit 70 °C her, welches in einem Pufferspeicher zwischengespeichert und von dort durch mehrere Meter lange Leitungen in die Haushalte fließt. Durch das hohe Temperaturniveau und die weiten Strecken sind die Verluste erheblich und mindern die Effizienz des Gesamtsystems. Bei künftigen Projekten sollte eher eine dezentrale Temperaturanhebung in den Wohnungen in Erwägung gezogen werden. Auch sollte die Kollektorfläche noch erweitert werden, um auch bei niedrigen Wassertemperaturen ausreichend Wärme bereitstellen zu können. Ob es hierfür zeitnah ausreichend Mittel gibt, sei aktuell jedoch noch nicht klar.
Doch auch wenn die Kombination der Wärmetauscher mit den beiden Wärmepumpen in ihrem ersten Jahr bereits ein paar Schwachstellen aufzeigen konnten - es ist und bleibt ein Projekt mit Vorzeigecharakter und enormen Potential, welches zwingend weiter erprobt werden sollte. Wir vom SFV waren beeindruckt, mit welcher Selbstverständlichkeit und Zielstrebigkeit die Borkumer Stadtwerke ein solch ambitioniertes Projekt voranbringen und danken für die wirklich eindrucksvolle und spannende Besichtigung!
Der Besuch der Anlage fand übrigens im Rahmen der diesjährigen Strategietagung des Solarenergie-Fördervereins Deutschland (SFV) auf Borkum statt. Das Treffen hatte für den Verein eine traditionsreiche Note: Über viele Jahre hinweg traf sich der SFV auf der Nachbarinsel Baltrum, wo Vereinsgründer Wolf von Fabeck ein Ferienhaus besaß. Das 40-jährige Jubiläum des Vereins bot nun Anlass genug, erneut eine solche Reise auf sich zu nehmen, allerdings diesmal auf die Insel Borkum - die Heimatinsel unserer Mitarbeiterin Taalke Wolf.