Vergangenheit und Zukunft verschmelzen in Lemgos zukunftsweisendem Fernwärmeprojekt

5 Feb 2024

Lemgo birds eye view

Die Fernwärmezentrale (oben, Mitte) ist Teil eines größeren Ökostromnetzes, das Wärme aus einer Kläranlage in Lemgo, Deutschland, gewinnt.

Die Stadt Lemgo im Nordwesten Deutschlands verfügt über eine Altstadt mit Fachwerkhäusern und attraktiven historischen Bauwerken. Dennoch planen die Verantwortlichen, bis zu 80% der für die Stadt benötigten Fernwärme aus erneuerbaren Quellen zu erzeugen – ein ambitionierter Plan, der durch die denkmalschutzrechtlichen Einschränkungen des historischen Gebäudebestandes von Lemgo erschwert wird.

Mit über 100 Jahren Erfahrung im Ingenieurwesen sowie Maschinen- und Anlagenbau weiß GEA, dass der einzige Weg zum Erfolg im Kampf gegen CO₂-Emissionen darin besteht, Innovationen zu entwickeln, Probleme zu lösen und mit Kunden zusammenzuarbeiten, um Hindernisse für den Fortschritt zu überwinden.

Nach Angaben der Internationalen Agentur für erneuerbare Energien (IRENA) sind Städte für mehr als zwei Drittel des weltweiten Energieverbrauchs und für drei Viertel der Kohlenstoffemissionen verantwortlich, die auf menschliches Handeln zurückzuführen sind. Mit der rasanten Entwicklung der Urbanisierung gewinnt die Fernwärme in den Städten erheblich an Bedeutung. Dies bedeutet, dass die Dekarbonisierung von Fernwärmenetzen zu einem der wichtigsten Faktoren geworden ist, um den CO2-Fußabdruck von Städten deutlich zu reduzieren. 

Fernwärme entwickelt sich immer mehr zur bevorzugten Lösung für neue Wohnsiedlungen und öffentliche Gebäude. Dabei werden häufig Wärmepumpen eingesetzt, um Wärme aus erneuerbaren Quellen zu gewinnen und für die Nutzung in ganzen Ortschaften, sowohl in Wohngebäuden als auch in öffentlichen Gebäuden, zu verstärken. Am effektivsten funktioniert die Fernwärme in Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte und bietet damit eine umweltfreundliche Alternative zur Heizung mit fossilen Brennstoffen.

Ehrgeizige Pläne für die Altstadt von Lemgo

Die Installation von Fernwärme ist am wirtschaftlichsten, wenn die Anschlussdichte in bestehenden Netzgebieten verdichtet werden kann. Dies ist allerdings keine unabdingbare Voraussetzung für die Installation. Wenn ein Gebiet neu erschlossen wird oder auch wenn sich die Infrastruktur ändert, ist es ebenso mit effizienter Technik möglich, diese Gebiete mit Fernwärme zu versorgen. Schwieriger ist es jedoch, Quartieren mit historischem Gebäudebestand mit Fernwärme zu versorgen.

Die Stadt Lemgo im Nordwesten Deutschlands verfügt über eine Altstadt mit Fachwerkhäusern und attraktiven historischen Bauwerken. Dennoch planen die Verantwortlichen, bis zu 80% der für die Stadt benötigten Fernwärme aus erneuerbaren Quellen zu erzeugen – ein ambitionierter Plan, der durch die denkmalschutzrechtlichen Einschränkungen des historischen Gebäudebestandes von Lemgo erschwert wird. Mit Hilfe der innovativen Technologie von GEA konnte die Stadt ihren Kohlenstoff-Fußabdruck erheblich reduzieren und das System der Energie- und Wärmeversorgung endgültig in das 21. Jahrhundert führen.

Lemgo plant building

Dieses Fernheizwerk in Lemgo, Deutschland, ermöglicht eine umweltfreundlichere Wärmeversorgung für die historische Stadt.

Das Fernwärmenetz in Lemgo stammt aus den 1960er Jahren und erstreckt sich über eine Länge von inzwischen mehr als 80 km durch die Stadt. Das ursprüngliche Wärmenetz war für eine Vorlauftemperatur von ca. 120⁰C ausgelegt, um die damals hohen Wärmeverluste der Gebäude und die schlechte Auslegung der Heizkörper in den einzelnen Gebäuden auszugleichen. Seitdem hat sich die Wärmeübertragungstechnik erheblich weiterentwickelt. Mit einem einzigartigen System zur Regelung der Temperaturen im Fernwärmenetz war es möglich, die Vorlauftemperatur im Winter auf 100⁰C zu senken und dennoch das gesamte Netz ausreichend zu beheizen – insbesondere die alten historischen Gebäude im Stadtzentrum von Lemgo. 

Wichtige Ziele für die Modernisierung und Erhaltung

Viele der Lemgoer Gebäude stehen unter Denkmalschutz und müssen für künftige Generationen erhalten werden. Eingriffe in die Bausubstanz können nur in sehr begrenztem Umfang vorgenommen werden. Lemgo hat sich vorgenommen, die folgenden Ziele für den Stadtkern in Einklang zu bringen:

  • Erreichen des Ziels der CO₂-Neutralität (Dekarbonisierung)
  • Sicherung der historischen Bausubstanz (Sanierung)
  • Erhaltung des Erscheinungsbildes und der Attraktivität der historischen Altstadt für Besucher
  • Satzungsrecht, Erhaltung/Steigerung der Attraktivität der historischen Altstadt als Wohnumfeld (Aktivierung von Leerständen/Leerstandskataster)

Die Hauptstrategien waren zum einen, die Wärmeversorgung durch Fernwärme regenerativ zu gestalten und zum anderen, leerstehende, sanierungsbedürftige Immobilien neuen Nutzungen zuzuführen. Darüber hinaus soll die Klimafolgenanpassung in der Kernstadt sukzessive im Rahmen von Stadtentwicklungsprojekten umgesetzt werden. 

Doppelt effiziente Energiebeschaffung

Nach der erfolgreichen Installation von GEA Wärmepumpen für Fernwärmesysteme an mehreren etablierten Standorten – unter anderem in einer Kläranlage in Malmöö und mit Abwärme aus einer U-Bahn-Station in London – wandte sich die Stadt Lemgo an GEA, um zwei Wärmepumpen als Teil eines Systems zu liefern, mit dem die historische Stadt auf moderne Weise mit Wärme versorgt werden kann. 

Der Maschinenraum mit GEA Wärmepumpen im Heizkraftwerk in Lemgo, Deutschland.

Eine Wärmepumpe entzieht der städtischen Kläranlage Wärme. Eine zweite Wärmepumpe nutzt bislang nicht nutzbare Abwärme einer großen BHKW-KWK-Anlage als Wärmequelle. Die von den Großwärmepumpen erzeugte Wärme reicht aus, um den gesamten historischen Stadtkern von Lemgo mit kohlenstoffarmer Wärme zu versorgen. Das sind rund 18 Millionen Kilowattstunden Wärme pro Jahr, wodurch 3.200 Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr eingespart werden.  

Hocheffiziente Wärmeumwandlung

Die Fernwärmetechnologie ist nach wie vor eine bewährte Lösung für zahlreiche Standorte in der ganzen Welt. Im Fall von Lemgo wurden die größten Gewinne durch die neue Betriebsstrategie erzielt, die das System automatisch steuert und regelt. Die Betriebsstrategie stellt sicher, dass die Wärmepumpe bis zu 7.500 Stunden pro Jahr konstant arbeiten kann, um den Nutzen der Wärmepumpe zu maximieren. Die Wärmeauskopplung aus dem Abwasser erfolgt nach den Behandlungsstufen in der Kläranlage. Auf diese Weise wird eine Verschmutzung der Wärmetauscher vermieden. Auch der Abwasserreinigungsprozess wird durch den Wärmeentzug nicht beeinträchtigt. 
 

Thomas Lergenmüller (links), Produktmanager Wärmepumpen, GEA Heating and Refrigeration Technologies, und Uwe Weber (rechts), Leiter der Strom- und Wärmeerzeugung, Stadtwerke Lemgo GmbH.

Um das globale Ziel der vollständigen Dekarbonisierung bis 2050 zu erreichen, ist es wichtig, Wege zur Erzeugung von Wärme ohne die Verbrennung fossiler Brennstoffe zu finden. Lemgo ist ein gutes Beispiel dafür, wie man nicht nur die Wärme dekarbonisiert hat, sondern dies auch mit der bestmöglichen Technologie getan hat, um die benötigte Strommenge zu minimieren.

Wieder einmal Technik für eine bessere Welt

Die modernen, effizienten Ammoniak-Wärmepumpen von GEA werden ihrem Anspruch "Engineering for a better world" gerecht und bringen das Fernwärmekonzept zu seinem bestmöglichen Abschluss. In Verbindung mit einer geringen Zufuhr von Strom aus erneuerbaren Energien sind die Möglichkeiten enorm, da die Technologie in der Lage ist, Wärme aus einer Vielzahl von Quellen zu erzeugen, darunter die Luft, das Erdreich, eine Fabrik, ein U-Bahn-Netz oder eine Wasseraufbereitungsanlage – sogar aus alten Bergbautunneln. Diese Quellwärme kann dann auf den gewünschten Wert angehoben werden, um Nachbarschaften und öffentliche Einrichtungen auf kosteneffiziente und völlig saubere Weise direkt mit Heizung und Warmwasser zu versorgen. 

Indem GEA Heizkessel für fossile Brennstoffe durch Wärmepumpen ersetzt, können das Unternehmen Städten helfen, durch die Wiederverwendung verschiedener Abwärmequellen für unterschiedliche Heizzwecke widerstandsfähiger zu werden und gleichzeitig die CO₂- Emissionen in hohem Maße zu reduzieren. Gleichzeitig sichert der Betrieb von Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln wie Ammoniak eine ozon- und klimafreundliche Zukunft.

GEA RedAstrum

Lösungsspektrum von GEA

GEA Lösung: RedAstrum

Heizleistung: 2,4 MW

Wärmequelle: Klärwasser (7 bis 22 °C)

Wärmesenke: Fernwärmewasser (63 bis 82 °C)

COP: 2,7 (Jahresmittelwert)

Verdichtertyp: GEA Grasso Schraubenverdichter

Natürliches Kältemittel: Ammoniak

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