Wärme auf Rädern Mobile Latentwärmespeicher für öffentliche Gebäude

Die Wärmewende in ländlichen Regionen steht oft vor der Herausforderung, dass industrielle Wärmequellen und potenzielle Abnehmer räumlich weit voneinander entfernt liegen. Hier setzt das Verbundprojekt "Wärmeengel" an und entwickelt im Oberbergischen Kreis eine Lösung: Abwärme aus Deponiegas-Blockheizkraftwerken (BHKW) wird mittels mobiler Latentwärmespeicher zu einem rund 16 km entfernten Berufskolleg transportiert.

"Deutschland soll bis 2045 treibhausgasneutral werden – so ist es im Bundes-Klimaschutzgesetz festgelegt. Besonders der Gebäudesektor, der nach wie vor zu rund drei Vierteln fossile Energien nutzt, bietet hier einen großen Hebel", so Prof. Dr. Thorsten Schneiders vom Cologne Institute for Renewable Energy (CIRE) der TH Köln, das das Projekt gemeinsam mit dem Oberbergischen Kreis und dem Bergischen Abfallwirtschaftsverband (BAV) umsetzt. "Mit unserem Vorhaben möchten wir eine lokal angepasste Lösung demonstrieren, wie klimaneutrale Wärme auch ohne fest installierte Netze flexibel zu den Abnehmern gelangen kann. Denn ein klassischer Netzausbau ist im ländlichen Raum mit seinen großen Distanzen oft unwirtschaftlich."

Technische Umsetzung und Logistik

Das technologische Herzstück des Vorhabens sind mobile Latentwärmespeicher, die auf dem Phasenwechselmaterial Natriumacetat-Trihydrat basieren. Dieses Salz nimmt Wärme auf, wenn es den Aggregatzustand von fest zu flüssig wechselt. Bei einer Temperatur von 58 °C findet der Phasenübergang statt, wodurch pro Speicher rund 2,5 MWh Abwärme nahezu verlustfrei aufgenommen und transportiert werden können.

In einem Kreislaufsystem werden die Speicher über integrierte Wärmetauscher mit der Abwärme der BHKW des Entsorgungszentrums Leppe östlich von Köln beladen. Der Bergische Abfallwirtschaftsverband übernimmt dabei die Bereitstellung der Wärme sowie die Logistik des Transports. Ein beladener Speicher ersetzt vor Ort die Energie von rund 250 l Heizöl beziehungsweise 250 m³ Erdgas und spart somit bis zu 650 kg CO₂ pro Ladung ein. Am Berufskolleg Dieringhausen, einer Liegenschaft des Oberbergischen Kreises mit einem Jahresheizwärmebedarf von 910.000 kWh, wird die Energie in das bestehende Heizsystem eingespeist. Der Be- und Entladevorgang wird dabei jeweils etwa 8 h dauern.

Wissenschaftliches Monitoring und digitaler Zwilling

Die TH Köln übernimmt im Projekt die Implementierung der Messtechnik sowie die energetische Gesamtbewertung. "Unser Ziel ist die detaillierte Analyse der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit entlang der gesamten Prozesskette", erläutert Prof. Dr. Peter Stenzel vom CIRE. Dazu werden die Forschenden einen digitalen Zwilling des Systems und ein öffentlich zugängliches Dashboard entwickeln, das Parameter wie Wärmemenge, Leistungsabgabe und Emissionsbilanz in Echtzeit visualisiert.

Über das Projekt

Das Vorhaben Wärmeengel wird im Rahmen der "Regionale 2025 Bergisches Rheinland" durchgeführt und vom Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen sowie der Europäischen Union aus Mitteln des EFRE-Fonds mit rund 1,5 Millionen Euro gefördert. Der Bergische Abfallwirtschaftsverband stellt die Abwärme bereit und verantwortet die Logistik. Der Oberbergische Kreis fungiert als Abnehmer der grünen Wärme am Berufskolleg Dieringhausen und koordiniert das Gesamtprojekt. Die TH Köln übernimmt die wissenschaftliche Begleitung, das Datenmonitoring sowie die Optimierung des Gesamtsystems. Das Projekt hat eine Laufzeit bis Anfang 2029.