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Fernkälte:Coole Sache

Kältezentrale der Stadtwerke München, 2017

Fernkälteleitungen im Münchner Stachus-Parkhaus. Die Stadtwerke München produzieren in sechs bis 35 Meter Tiefe klimafreundliche Fernkälte.

(Foto: Stephan Rumpf)

Wer Fernkälte nutzt, spart Energie, schont die Umwelt und braucht nicht so viel Platz wie für andere Kühlsysteme. Kein Wunder, dass diese Technik so gefragt ist.

Von Jochen Bettzieche

Ende des kommenden Jahres soll es so weit sein. Dann holt die neue Geothermieanlage im Münchner Stadtteil Sendling Wärme aus der Erde - und liefert Kälte. Denn die Stadtwerke München nutzen die Anlage nicht nur für ein Fernwärme-, sondern auch für ein Fernkältenetz.

Fernkälte ist das Gegenteil der Fernwärme. Statt Heizungen ersetzt sie Klimaanlagen. Das spart Energie und schont das Klima. Um fehlende Nachfrage müssen sich die Anbieter langfristig keine Sorgen machen. Wissenschaftler der ETH Zürich haben veranschaulicht, wie warm es bereits 2050 in Großstädten weltweit werden könnte. Basis ist die Annahme, dass bis zu diesem Zeitpunkt die durchschnittliche Erwärmung der Erde 1,4 Grad Celsius beträgt, ein eher optimistisches Szenario. In München herrschten dann Bedingungen wie heute in Mailand und Turin. "Auch aus stadtplanerischer Sicht wird sicherlich eine zentrale Bereitstellung von Kälte gegenüber dezentralen, an Hauswände installierten Einzelanlagen an Bedeutung gewinnen",sagt Harald Rapp, Bereichsleiter Stadtentwicklung und Wissensmanagement beim AGFW, dem Energieeffizienzverband für Wärme, Kälte und Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

in Frankfurt. Die KfW fördert daher Fernkälte im Rahmen ihrer Programme für energetische Stadtsanierung. Zielgruppe sind in erster Linie Gemeinden und mit Gemeinden verbundene Unternehmen. Aber auch gemeinnützige Organisationen und Kirchen können ein Darlehen beantragen.

"In zwanzig Jahren wird Europa laut Experten in etwa so viel Kühlenergie wie Heizenergie brauchen."

Fernkälte ist allerdings nicht gleich Fernkälte. Es existieren zwei grundlegend verschiedene Ansätze: Kälte als Quelle oder Wärme, die in Kälte umgewandelt wird. Letzteres funktioniert in der Regel mit Hilfe von Adsorptions- und Absorptionskältemaschinen. "Die Aufgabe der Wärme in Absorptionskälteanlagen ist, Wasser aus einer Lösung auszutreiben, um es anschließend bei Niederdruck verdampfen zu können", erklärt Peter Lohr, Geschäftsführer von Geovol, einem Unternehmen, das auf diese Art unter anderem zwei Bürogebäude in Unterföhring kühlt. Die Wärme kann bei diesen Verfahren entweder zentral umgewandelt werden, sodass die Kälte durch das Leitungssystem kommt. Oder beim Kunden kommt Wärme an, und die Kälte wird dezentral vor Ort produziert.

Die Stadtwerke München (SWM) hingegen setzen nicht nur auf eine Kältemaschine bei ihrer Geothermie-Anlage. In der Innenstadt nutzen sie das kalte Wasser des unterirdisch verlaufenden Westlichen Stadtgrabenbachs. Von 2022 an wird dann die Geothermieanlage Kälte aus Geothermie in der Stadt liefern. An bald sieben weiteren Standorten holen die SWM zudem kühles Grundwasser aus dem Boden, um damit Gebäude mit Kälte zu versorgen.

"Allein im Innenstadtbereich haben die SWM heute schon mehr als 75 Hotels, Bürogebäude und Warenhäuser unter Vertrag, dazu kommen zwölf dezentrale Grundwasserkälte-Versorgungen abseits der Innenstadt", sagt Patrick Krystallas, Fernkälte-Experte bei den SWM. Etwa 24 Kilometer sind die Netze aus gut isolierten Rohren mittlerweile lang. Die Kälteleistung beträgt mehr als 60 Megawatt (MW). Krystallas schätzt das Potenzial allein in der Innenstadt auf 150 MW: "Damit könnten schätzungsweise rund 25 000 Tonnen CO₂ pro Jahr eingespart werden." Denn technisch erzeugte Fernkälte benötige bis zu 70 Prozent weniger Energie als einzelne, dezentrale Klimaanlagen. Bei Anlagen, die Grundwasser nutzen, sei es noch weniger. Weitere 75 Gebäude könnten demnächst an das Netz angeschlossen werden. Darüber hinaus wollen die Stadtwerke weitere Kältequellen errichten, um auch andere Stadtteile zu beliefern, wie bereits heute Teile von Moosach und Laim.

"Aufgrund der wirtschaftlichen Aspekte sind Kältenetze lokal beschränkt".

Bevor sich Immobilienbesitzer an das Netz anschließen lassen, können sie grob überschlagen. "Fernkälte rechnet sich ab einer Leistung von circa 100 Kilowatt", sagt Krystallas. Es hängt allerdings von individuellen Details wie Lage und Nutzung ab. Zwar eignet sich die Technik auch für Wohnhäuser, aber vor allem für Bürokomplexe, Kranken- und Kaufhäuser, Hotels und andere Großabnehmer ist sie interessant. Und für die Besitzer denkmalgeschützter Häuser. "Dort ist es oft gar nicht oder nur unter strengen Auflagen gestattet, Kälteanlagen im Außenbereich zu installieren", sagt Krystallas.

Die Münchener sind nicht die einzigen und auch nicht die ersten, die Fernkälte nutzen. So haben in Deutschland unter anderem Hamburg, Frankfurt und Berlin Kältenetze. Der französische Versorger Engie hat in Paris die Seine angezapft. Die Energieeffizienz für die Kühlung der angeschlossenen Gebäude sei dadurch um 50 Prozent gestiegen, berichtet der Konzern.

Toronto in Kanada und der zuständige Versorger Enwave nutzen das Wasser des Ontario-Sees. Das Wasser am Grund des Sees kühlt im Winter auf weniger als vier Grad Celsius ab und bleibt auch im Sommer so kalt, dass damit nach Angaben des Acciona-Canada-Konzerns, der das Projekt umgesetzt hat, etwa 100 Geschäftsgebäude gekühlt werden können. Dieses Deep-Lake-Water-Cooling-System spare bis zu 90 Prozent Energie im Vergleich zu herkömmlichen Klimaanlagen. Zu den Abnehmern gehören das Rathaus, die Stadtverwaltung und das Hauptquartier der Polizei. Allein das reduziere den städtischen Energiebedarf um zwölf Millionen Kilowattstunden pro Jahr, erklärt die Abteilung für Umwelt und Energie bei der Stadtverwaltung von Toronto. Versorger Enwave nutzt darüber hinaus billigen Nachtstrom, um Eis zu produzieren, mit dessen Hilfe wiederum tagsüber Gebäude gekühlt werden. Das Unternehmen weist auf einen weiteren Vorteil gegenüber dezentralen Klimaanlagen hin, gerade für Regionen mit hohen Immobilienpreisen: Das System spart Platz.

In Wien entsteht derzeit ein Fernkälte-Netz, bei dem Donauwasser von der Schwedenbrücke zu einer Kältemaschine bei der Alten Post gebracht werden soll. Schon seit Längerem nutzen die Österreicher darüber hinaus die Abwärme ihrer Müllverbrennung und von Kraftwerken. Die Motivation für den Versorger Wien Energie ist klar: "In zwanzig Jahren wird Europa laut Experten in etwa so viel Kühlenergie wie Heizenergie brauchen. Andererseits soll der Energieverbrauch sinken."

Auch ein deutscher Vorreiter in Sachen Fernkälte nutzt die Abwärme seines Heizkraftwerks: Chemnitz in Sachsen. Bereits 1973 wurden hier erste Gebäude an ein drei Kilometer langes Netz angeschlossen, da hieß die Stadt noch Karl-Marx-Stadt.

Absorptionskältemaschinen nutzen die Wärme, um Wasser auf fünf Grad Celsius abzukühlen. So fließt es zu den Kunden, nimmt dort Wärme auf und kommt mit einer Temperatur von circa 13 Grad Celsius zurück.

Mittlerweile ist das Netz fünf Kilometer lang und beliefert zahlreiche Gebäude in der Innenstadt. Eine zweite Anlage steht am Klinikum und kühlt unter anderem Operationsräume und die Computersysteme des Krankenhauses. Thomas Göschel, Betriebsingenieur Fernkälte/Fernwärme beim Versorger Energie in Sachsen (EinS), bezeichnet diese Anlage allerdings als Nahkältenetz, da es Gebäude vor Ort versorgt. Sowohl am Klinikum als auch in der Innenstadt hat EinS zudem Kältespeicher errichtet. Diese Türme sind 16 bis 17 Meter hoch. "Der Kältespeicher im Zentrum fasst 3500 Kubikmeter Wasser, das entspricht etwa 32 MWh Kälte", sagt Göschel.

Er kennt auch die Grenzen der Kälteversorgung. "Aufgrund der wirtschaftlichen Aspekte sind Kältenetze lokal beschränkt", erklärt der Ingenieur. Eine Verteilung über weite Strecken werde schnell unwirtschaftlich. Bei Bedarf würde EinS daher zusätzliche Anlagen errichten. Darüber hinaus ist auch die Menge der Abwärme, die das Heizkraftwerk liefert, begrenzt. "Wenn die Nachfrage deutlich steigt, müssten andere Wärmequellen oder Antriebsenergien gefunden werden", sagt Göschel.

Noch ist genügend Kapazität vorhanden. Erstmals ist jetzt angedacht, ein Wohnhaus in der Innenstadt, das derzeit geplant wird, an das Kältenetz anzuschließen. Göschel erwartet, dass Eigentümer solcher Immobilien wegen des steigenden Anspruchs an die Qualität von Wohnungen vermehrt zum Anschluss bewegt werden könnten: "Anhand der Anfragen bemerken wir bei den Gebäudeeigentümern und -nutzern ein steigendes Interesse an einer Klimatisierung von Räumen, vermutlich auch getrieben durch die letzten Rekordsommer."

© SZ vom 08.08.2020

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