Fernwärme Kühlung: So funktioniert Fernkälte

In zwanzig Jahren wird Europa laut Expert*innen in etwa so viel Kühlenergie wie Heizenergie brauchen. Andererseits sollen die Klimaziele erreicht werden. Wie soll sich das ausgehen?  

Um Wien klimafreundlich zu beheizen, setzen wir auf den Ausbau der Fernwärme. Dabei wird Wärme in Form von heißem Wasser über ein insgesamt 1.350 Kilometer langes Rohrleitungsnetz an die Verbraucher*innen geliefert.  

Wir arbeiten hart daran, die Fernwärme zu dekarbonisieren und raus aus Gas zu kommen. Bisher stammt der Großteil unserer Fernwärme aus der Müllverbrennung, Abwärmenutzung und hocheffizienten Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen. Bis 2040 wollen wir die Fernwärme vollständig klimaneutral machen. 

Aber wie sieht es mit der Kühlung aus? Auch hierfür haben wir eine klimaschonende Lösung: Fernkälte. 

Fernkälte ist eine umweltfreundliche Art der Kühlung. Dabei wird die Kälte in Form von kaltem Wasser über ein Leitungsnetz zu den Abnehmer*innen transportiert, um dort Räume zu kühlen. Das Wasser nimmt vor Ort die Wärme aus dem Gebäude auf und transportiert diese ab.  

Fernkälte wird in eigenen Zentralen mit hocheffizienten Kältemaschinen erzeugt. Dafür setzt Wien Energie zwei verschiedene Arten von Kältemaschinen ein: Absorptionskältemaschinen und Kompressionskältemaschinen. Absorptionskältemaschinen werden mit thermischer Energie, etwa Abwärme aus der Müllverbrennung, angetrieben. Kompressionskältemaschinen werden elektrisch betrieben und funktionieren ähnlich wie ein Kühlschrank. 

Derzeit betreiben wir acht Fernkältezentralen. Die jüngste davon befindet sich am MedUni Campus Mariannengasse und verfügt als erste Anlage im Wiener Fernkältenetz über einen Eisspeicher. Außerdem betreiben wir 17 dezentrale Kältezentralen, die Gebäude vor Ort versorgen.

 

Ein bisschen kann man sich die Fernkälte wie die Fernwärme vorstellen - nur eben umgekehrt. Wie bei der Fernwärme werden die Objekte von einer zentralen Produktion aus versorgt. Isolierte Rohre transportieren das auf 6 Grad Celsius gekühlte Wasser zu den Kund*innen, mit etwa 16 Grad Celsius fließt es zur neuerlichen Abkühlung wieder zurück. 

Es gibt zwei Hauptarten von Kältemaschinen, mit denen Fernkälte erzeugt werden kann: Absorptionskältemaschinen und Kompressionskältemaschinen.

Absorptionskältemaschinen werden mit thermischer Energie betrieben, zum Beispiel durch Abwärme aus der Müllverbrennung, Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen oder Industrieprozessen. Diese Maschinen nutzen Wärme, um ein Kältemittel zu verdampfen und dadurch Kälte zu erzeugen. So wird vorhandene Abwärme effizient genutzt, um das Wasser auf etwa 5 bis 6 Grad Celsius abzukühlen.  

Kompressionskältemaschinen funktionieren ähnlich wie herkömmliche Kühlschränke und werden elektrisch betrieben. Dabei wird das Kältemittel mechanisch komprimiert und expandiert, was eine Abkühlung des Wassers ermöglicht.

Fernkälte wird zwar rund um die Uhr benötigt, der Bedarf steigt aber vor allem an heißen Sommertagen nachmittags nochmal deutlich an. Um solche Verbrauchsspitzen effizient abzudecken, setzen wir auf einen innovativen Eisspeicher. Dieser befindet sich in der Fernkältezentrale am MedUni Campus Mariannengasse. Vereinfacht gesagt handelt es sich dabei um einen rund zehn Meter langen, isolierten Behälter voller Wasser.

In Zeiten mit geringerer Nachfrage, etwa in der Nacht, wird das Wasser zu einem riesigen Eisblock gefroren. Steigt der Kühlbedarf im Tagesverlauf stark an, wird das Eis wieder aufgetaut. Die dabei freigesetzte Kälte wird über Wärmetauscher in das Fernkältenetz eingespeist und kann dort genutzt werden.

Der Eisspeicher funktioniert damit wie eine Art Energiespeicher für Kälte. Er hilft dabei, Verbrauchsspitzen auszugleichen und die Kältemaschinen gleichmäßiger zu betreiben. Das macht die Fernkälte noch effizienter.

Der Eisspeicher ist Teil der Fernkältezentrale am MedUni Campus Mariannengasse – der achten großen Fernkältezentrale im Wiener Fernkältenetz. Dort kommen künftig unter anderem mit Ökostrom betriebene Kältemaschinen, eine Wärmepumpe und eine Absorptionskältemaschine zum Einsatz.

Klassische Klimaanlagen verwenden die Außenluft zur Kühlung von Räumen, das kostet viel Strom und somit viel Energie. Außerdem blasen sie die Wärme aus den Gebäuden in der unmittelbaren Umgebung in die Luft. Sie benötigen auch viel mehr Platz, da Rückkühler auf Dächern errichtet werden müssen. Das entspricht oft nicht dem Denkmalschutz und nimmt Platz für Grünpflanzen und Photovoltaikanlagen. 

"Bei Fernkälte wird einerseits auf hocheffiziente Großmaschinentechnik gesetzt. Andererseits können aufgrund der Anlagengröße energetisch wesentlich bessere Rückkühlmethoden, verwendet werden," sagt Burkhard Hölzl, Fernkälte-Experte bei Wien Energie.

Der Großteil der Fernkältekunden ist aus dem öffentlichen Bereich bzw. auch aus dem Gesundheits- und Gewerbesektor wie Bahnhöfe, Universitäten, Museen, Spitäler, Hotels und Bürogebäude. Mittlerweile werden von Wien Energie aber auch andere Gebäude – und teilweise auch Privatwohnungen – mit Fernkälte gekühlt.

Die Absorptionskältemaschinen nutzen Abwärme aus Industrie, Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen oder Abfallverbrennung, die das ganze Jahr zur Verfügung steht. Also dieselben Energiequellen, die für die Erzeugung von Fernwärme benutzt werden. Kompressionskältemaschinen werden mit elektrischer Energie betrieben.

Ja, Fernkälte reduziert die CO₂-Emissionen im Betrieb um über 50 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Klimaanlagen. Durch Nutzung von Abwärme und Ökostrom trägt sie aktiv zur Dekarbonisierung der Gebäudekühlung bei.