Großwärmepumpen spielen eine zentrale Rolle für die Dekarbonisierung von Wärmenetzen und Prozesswärme. Eine Auswertung von Primärdaten zeigt, dass die tatsächlichen Investitionskosten höher ausfallen können als Kostenschätzungen aus der Literatur.
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Großwärmepumpen: Markthochlauf und Kosten in Deutschland
Großwärmepumpen befinden sich derzeit in einem rasanten und flächendeckenden Markthochlauf. Auf Basis aktuell angekündigter Projekte könnte sich die installierte Leistung von aktuell ca. 200 MW bis zum Jahr 2030 auf knapp 1150 MW fast versechsfachen. Investitionskosten schwanken stark und werden vor allem von projektspezifischen Faktoren bestimmt. Gleichzeitig besteht nur eine geringe Korrelation zwischen Anlagenleistung und Investitionskosten. Großwärmepumpen sind in dieser Analyse Wärmepumpen mit einer thermischen Leistung von mehr als 500 kW. Diese sind geeignet, um Industriebetriebe, große Gebäude oder auch ganze Quartiere über ein Wärmenetz zu versorgen.
Das zeigt die Analyse „Großwärmepumpen: Markthochlauf und Kosten in Deutschland“ des Energiewirtschaftlichen Instituts an der Universität zu Köln (EWI), in der Primärdaten öffentlich angekündigter Großwärmepumpenprojekte in Deutschland erhoben und ausgewertet wurden. Die Analyse wurde durch die Förderinitiative Wärmewende der Gesellschaft zur Förderung des Energiewirtschaftlichen Instituts an der Universität zu Köln e. V. gefördert.
Primärdaten wichtig für realistische Kostenschätzungen
Eine Analyse der Investitionskosten von bestehenden Projekten zeigt, dass projektspezifische Faktoren die Kosten stark dominieren und der Zusammenhang zwischen Leistung und Kosten gering ausfällt. Skaleneffekte treten vor allem in Form leistungsunabhängiger Fixkosten auf. Im Gegensatz dazu zeigen geplante Projekte im Vergleich zum Bestand eine deutlich geringere Kostenstreuung und einen stärkeren Einfluss der installierten Leistung auf die Kosten.
„Der Punkt, dass die Kostenspanne bei realisierten Projekten größer ist als bei geplanten, könnte auf hohe unvorhergesehene und projektspezifische Kosten im Bau der Anlagen hindeuten“, sagt Dr.-Ing. Ann-Kathrin Klaas, Head of Research Area Energy Commodities am EWI, die die Analyse zusammen mit Tobias Leibfritz und Michael Moritz verfasst hat. Die Daten zeigen außerdem, dass die Investitionskosten realer Projekte in Deutschland größtenteils höher liegen als Kostenschätzungen aus der Sekundärliteratur. Primärdaten sind daher wichtig für realistische Kostenschätzungen.
Primärdatenanalyse umfasst Daten von 75 Projekten in Deutschland
Die Primärdatenanalyse von 75 öffentlich angekündigten bestehenden und geplanten Projekten in Deutschland zeigt, dass der Markt für Großwärmepumpen vor einer dynamischen Wachstumsphase steht und sich die installierte Leistung bis zum Jahr 2030 versechsfachen könnte. Dieser flächendeckende Markthochlauf zeigt sich in der steigenden Anzahl der Projekte und in einer Zunahme der projektspezifischen Einzelleistung. Großwärmepumpen werden vor allem für Wärmenetze mit Vorlauftemperaturen ab 80°C aufwärts eingesetzt. Industrielle Anwendungen benötigen oft höhere Temperaturen, für die der technologische Reifegrad noch nicht so hoch ist wie für Niedertemperaturanwendungen.
Im Zuge des Markthochlaufs findet ein Wandel bei den genutzten Wärmequellen statt: Während Bestandsanlagen primär Abwärme nutzen, konzentrieren sich Neuanlagen verstärkt auf die Erschließung von Gewässern und Abwasser als Wärmequelle. Etwa 90 Prozent der existierenden und geplanten Großwärmepumpen-Leistung wird für die Versorgung von Wärmenetzen genutzt.
Verdichter und Kältemittel sind die Kernkomponenten einer Wärmepumpe
Eine zentrale Komponente einer Großwärmepumpe ist der Verdichter, dessen Typ je nach spezifischem Einsatzbereich gewählt wird und einen wesentlichen Kostentreiber darstellt. Ein weiteres kritisches Auswahlkriterium ist das verwendete Kältemittel, wobei Faktoren wie der erforderliche Temperaturhub zwischen Wärmequelle und Wärmesenke, der Sicherheitsstatus sowie das Treibhauspotential entscheidend sind. Kältemittelemissionen tragen bislang nur in geringem Umfang zur globalen Erwärmung bei, haben jedoch seit 1990 deutlich zugenommen. Aufgrund regulatorischer Maßnahmen und des zunehmenden Einsatzes von Kältemitteln mit niedrigem Treibhauspotential in Neuanlagen könnte es sein, dass dieser Trend trotz des weiteren Ausbaus von Wärmepumpen nicht anhält.
