Coex
CO₂-Grosswärmepumpen: Neue Potenziale für die thermische Energiewende
Hohe Vorlauftemperaturen, hohe Leistungsdichte und etablierte Sicherheitsstandards: Coex befasst sich intensiv mit der CO₂-Technologie für Grossanlagen im besiedelten Raum.
Die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung ist in der Schweiz in vollem Gange. Während Wärmepumpen bis circa 10MW Heizleistung (z.B. in der Energieversorgung) etabliert sind, erfordert die Erzeugung von Fernwärme im höheren Megawattbereich angepasste technologische Ansätze. Wenn hoher Leistungsbedarf auf begrenzte Platzverhältnisse und höhere Sicherheitsbedürfnisse im besiedelten Gebiet trifft, stellt das natürliche Kältemittel R744 (CO₂) eine relevante Option dar.
Um die Potenziale dieser Technologie für den Schweizer Markt zu evaluieren, hat Coex gemeinsam mit dem Anlagenspezialisten Everllence im Rahmen einer Machbarkeitsstudie für einen Schweizer Energiehub die Einsatzmöglichkeiten eingehend analysiert. Das Ziel: Eine Grosswärmepumpe mit hoher Leistungsdichte im Bestandesgebäude technisch und wirtschaftlich zu bewerten.
Die HOFIM-Technologie: Megawatt-Leistung ohne Ölsystem
Während CO₂-Anlagen in der Supermarkt- und Gastrokälte sowie in Kühlhäusern längst etabliert sind, stossen herkömmliche Verbundanlagen im Fernwärmeeinsatz an Grenzen. Die von Coex untersuchte HOFIM-Technologie (High-Pressure Oil-Free Integrated Motor-Compressor) von Everllence eröffnet neue Möglichkeiten mit ölfreien Turboverdichtern aus der Petrochemie.
« Der transkritische CO₂-Prozess bietet hohes Potenzial für Vorlauftemperaturen von 80 bis über 100 °C. Bei der HOFIM-Technologie bewegen wir uns allerdings in wesentlich höheren Drucklagen als gewohnt. Das erfordert ein genaues Verständnis der Thermodynamik und eine präzise Einbindung in das Gesamtsystem.
Matthias Brügger
Geschäftsleitung Coex
Durch die ölfreie Bauweise entfallen aufwändige Zwischenkreise mit entsprechendem Vorteil bezüglich Platzbedarf, Investitionskosten und Effizienz. Zudem erlaubt die spezifische Verdichterarchitektur die direkte Erschliessung sehr kalter Wärmequellen im Winter.
« Ein wesentlicher technischer Vorteil der HOFIM-Technologie ist die ölfreie Bauweise und die hohe Effizienz bei der Nutzung sehr kalter Wärmequellen. Fluss- oder Seewasser mit Wintertemperaturen von lediglich 3 bis 4 °C lässt sich damit effektiv nutzen, um auch während der kältesten Jahreszeit zuverlässig Wärme bereitzustellen.
Hüseyin Satir
Sales & Tendering Manager bei Everllence
Systemverständnis bestimmt die Effizienz
Ein wichtiger Faktor für den wirtschaftlichen Betrieb von CO₂-Grosswärmepumpen ist das Temperaturniveau im Netz sowie die betriebliche Einbindung.
« Die Eignung von CO₂ darf nicht allein anhand der Wärmepumpe beurteilt werden – entscheidend ist das Zusammenspiel des gesamten Heizsystems. Eine CO₂-Grosswärmepumpe arbeitet technisch dann am effizientesten, wenn hohe Heiztemperaturen benötigt werden und die Rücklauftemperatur möglichst bei 40 °C oder tiefer liegt. Zudem werden Grosswärmepumpen oft mit Wärmespeichern kombiniert, um vor allem in Stunden mit günstigen Strompreisen Wärme zu produzieren
Alexandre de Rougemont
Sales & Project Management bei Everllence
Sicherheitsanforderungen und Platzbedarf im Fokus
In der Schweiz befinden sich Energiezentralen häufig im dicht besiedelten Raum. Im Vergleich zu brennbaren (wie Propan) oder toxischen Kältemitteln (wie Ammoniak) zeichnet sich CO₂ durch geringere sicherheitstechnische Auflagen aus.
« Um vergleichbare Leistungen mit Ammoniak zu erbringen, werden meist mehrere grosse Schraubenverdichter im Verbund benötigt, was entsprechenden Platz beansprucht. Zudem sind die Anforderungen an die Störfallsicherheit bei Ammoniak hoch. CO₂ ist weder brennbar noch toxisch und bietet in dieser Hinsicht klare Vorteile bei der Planung im besiedelten Gebiet.
Matthias Brügger
Geschäftsleitung Coex
Ausblick: Entwicklung des Schweizer Marktes
In nordischen Ländern wie Dänemark oder Finnland kommen CO₂-Grosswärmepumpen im Megawattbereich bereits in mehreren Projekten zum Einsatz. Auch in der Schweiz nimmt das Interesse an solchen Systemen zu. In den kommenden Jahren dürften Grosswärmepumpen eine wichtigere Rolle bei der Ablösung fossiler Energieträger einnehmen.
Durch die detaillierte Auseinandersetzung mit CO₂-Grosswärmepumpen im Rahmen von Machbarkeitsstudien baut Coex fundiertes Fachwissen auf. Dieses Know-how ermöglicht es dem Unternehmen, komplexe Grossprojekte im Bereich der erneuerbaren Energien sachkundig zu bewerten, zu planen und künftige Umsetzungen professionell zu begleiten.
