Wärmepumpe : Trinkwasser als ungenutzte erneuerbare Wärmequelle

In Italien ist es bereits gängige Praxis: Im Fernwärmesystem in Mailand wird gefördertes Trinkwasser auch für energetische Zwecke genutzt. Bei den dortigen Wasserwerken am Standort Famagosta entzieht eine Großwärmepumpe mit 15,5 Megawatt thermischer Leistung dem geförderten Wasser Wärmeenergie und liefert Fernwärme für das städtische Fernwärmesystem.

Trinkwasser als erneuerbare Wärmequelle für Wärmepumpen – wäre das nicht auch für Deutschland eine Option? Sicher ist: Die Potenziale sind riesig. Und auch technologisch ist das Prinzip mit der Nutzung von Grundwasser als Wärmequelle vergleichbar.

Die Infrastruktur ist bereits vorhanden: Nicht nur denkbar, sondern auch besonders vorteilhaft wäre die Errichtung zentraler Wärmepumpen an bestehenden Anlagen zur Gewinnung und Verteilung von Trinkwasser wie Brunnen oder Wasserwerke. Hier könnten Großwärmepumpen das geförderte Trinkwasser um einige Grad Kelvin abkühlen und gleichzeitig Wärme für Nah- und Fernwärmesysteme und/oder Kälte bereitstellen.

Großes Potenzial für die Wärmewende

Derzeit werden in Deutschland rund 5,2 Milliarden Kubikmeter Rohwasser für die Trinkwasserverwendung gefördert. Würde nur bei etwa 20 Prozent der Fördermenge das Wasser über Wärmepumpen um etwa drei Grad Kelvin abgekühlt, könnten auf diesem Weg circa fünf Terawattstunden klimafreundliche Heizwärme in die städtischen Wärmenetze eingespeist werden. Das entspricht in etwa dem gesamten Fernwärmeabsatz in Hamburg.

Da das Trinkwasser bereits gefördert ist, müssten keine eigenen Brunnen errichtet werden. Auch der mit Strombedarf verbundene Pumpaufwand entfällt. Eine ökonomisch wie energetisch sinnvolle Lösung also. Und es gibt weitere Vorteile: Im Gegensatz zur Nutzung von Oberflächenwasser steht das Wasser auch in der Heizperiode zu einer gleichbleibenden Temperatur zur Verfügung. Zudem ist das Wasser frei von Verunreinigungen, die die Effizienz des Wärmetauschprozesses durch die Bildung von Biofilmen auf längere Sicht mindern könnten. Dies erfordert bei der Nutzung von Oberflächenwasser oder dem Ablauf von Kläranlagen aufwändige regelmäßige Reinigungen oder spezielle Konstruktionen des Wärmetauschers. Bei der Nutzung des sauberen Trinkwassers als Wärmequelle ist dieser Schritt entbehrlich.

Keine Einschränkung für die Trinkwasserversorgung

Für die anschließende Nutzung des abgekühlten Trinkwassers bestehen keinerlei Einschränkungen. Bei den Nutzern dürfte sich die im Wasserwerk erfolgte Abkühlung in der Regel gar nicht bemerkbar machen. Denn auf dem Weg vom Wasserwerk zum Verbrauchsort wärmt sich das Trinkwasser im erdverlegten Verteilnetz durch die Umweltwärme der oberflächennahen Erdschichten ohnehin wieder etwas auf.

Nicht ohne Grund ist die Reinheit des Trinkwassers ein besonders hohes Gut. Verunreinigungen im Trinkwasser müssen durch die Einhaltung technischer Regeln sicher ausgeschlossen werden. Bedenken hinsichtlich der Trinkwasserhygiene im Rahmen einer energetischen Nutzung könnten durch technische Lösungen leicht ausgeräumt werden. So ließe sich das nachgelagerte Trinkwassernetz über einen Zwischenkreislauf mit Sicherheitswärmetauscher vor etwaigen Verunreinigungen auch bei Betriebsstörungen sicher schützen.

Regulatorische Hemmnisse

Was also hindert uns daran, diese Potenziale auszuschöpfen? Das größte Hemmnis ist regulatorischer Natur: Laut der im Jahr 2018 novellierten Trinkwasserverordnung (TrinkwV) dürfen bei der Gewinnung, Aufbereitung und Verteilung von Trinkwasser nur Stoffe oder Gegenstände im Kontakt mit dem Roh- oder Trinkwasser verwendet werden, die bestimmungsgemäß der Trinkwasserversorgung dienen. Darunter dürfte die energetische Nutzung des Wärmepotenzials derzeit noch nicht fallen. Ein wesentlicher Grund für dieses Hemmnis dürfte auf eine präventive Trinkwasserhygiene zurückzuführen sein, die sich jedoch technisch sicherstellen ließe.

Die Abkühlung des Trinkwassers über eine Wärmepumpe könnte sich im Hinblick auf die Trinkwasserhygiene perspektivisch sogar als nützlich erweisen: Auf diese Weise ließe sich das Wachstum gesundheitsschädlicher Legionellen im nachgelagerten Leitungssystem verringern. Dieses Problem wird angesichts der durch den Klimawandel hervorgerufenen Erwärmung oberflächennaher Bodenschichten und somit auch der Trinkwasserverteilnetze in Zukunft größere Bedeutung erlangen. Denn Legionellen treten nicht nur in Warmwassersystemen auf, sondern zunehmend auch im Bereich der Kaltwassernetze.

Die Argumente für den Abbau der regulatorischen Hemmnisse sind da und sie sind überzeugend. Höchste Zeit, die Debatte zu führen, warum wir einen möglichen Baustein der Wärmewende noch nicht nutzen.

Dr. Matthias Sandrock ist promovierter Chemiker und seit 2012 Geschäftsführer beim Hamburg Institut, einem Beratungs- und Forschungsunternehmen mit Schwerpunkt im Energie- und Umweltsektor.