iKWK-Projekt mit Flusswasser­wärmepumpe: Früh anfangen, viele einbinden, klar kommunizieren

Vor dem Hintergrund der Wärmewende rücken bei Betreibern von Fernwärmenetzen zunehmend Flüsse als regenerative Energiequelle in den Fokus. Schließlich bieten sie ein gigantisches Poten­zial, das sich – rein technisch betrachtet – relativ leicht erschließen lässt. Deutlich anders fällt die Bewertung bei einem Blick auf die nötigen Genehmigungen aus, die für den Bau und den Betrieb von Flusswasserwärmepumpen erforderlich sind. Denn diese gestalten sich allein aufgrund der Vielzahl von Stakeholdern, die verschiedene Interessen vertreten, als durchaus komplex. Die Stadtwerke Gießen (SWG) haben sich mit PowerLahn, einer innovativen Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage (iKWK), ebendieser Herausforderung gestellt und zusammen mit den zuständigen Behörden einen Weg gefunden, den aufwendigen Genehmigungsprozess fristgerecht abzuschließen. So viel sei schon verraten: Eine gute Planung, das frühzeitige Einbinden aller Parteien und ein regelmäßiger, enger Austausch erleichtern vieles und führen letztlich zum Erfolg.

Wärmequelle Lahn: CO₂-neutral und unerschöpflich

Im Juni 2026 nehmen die SWG Pow­erLahn in Betrieb. Wie der Name vermuten lässt, spielt der Fluss Lahn eine entscheidende Rolle. Die iKWK-Anlage besteht aus drei Flusswasserwärmepumpen mit je 1 774 kW thermischer Leistung, zwei Blockheizkraftwerken (BHKW) mit einer Leistung von je 4 726 kW thermisch und 4 507 kW elektrisch sowie einem Power-to-Heat-Modul mit einer Leistung von 3 000 kW thermisch. Dabei bilden die Wärmepumpen die i-Komponente und damit das Herzstück. Dazu kommt eine Photovoltaikanlage auf dem Dach der Energiezentrale mit einer Leistung von rd. 52 kWp.

Allein die drei Wärmepumpen liefern künftig jährlich bis zu 29 GWh CO₂-neutrale Wärme. Die beiden BHKW steuern jährlich knapp 50 GWh Wärme und rd. 47 GWh Strom bei (Bild 1). Gegenüber der herkömmlichen Erzeugung mit gasgefeuerten Anlagen sparen die SWG mit dem iKWK-Gesamtsystem Jahr für Jahr etwa 10 500 t CO₂ ein. Nur die aus der Lahn gewonnene Energie genügt, um in etwa 3 900 durchschnittlichen Wohnungen für angenehme Temperaturen und Warmwasser zu sorgen. In den BHKW entsteht genug Wärme für weitere 6 800 Wohneinheiten. Und der gleichzeitig produzierte Strom reicht für gut 21 000 durchschnittliche Wohnungen. Zahlen, die reichlich Argumente dafür liefern, den mit einem solchen Projekt einhergehenden Aufwand zu betreiben.

Nur vier kurze Jahre

Im Juni 2022 erhielten die SWG den Zuschlag für die Förderung der Anlage. Damit blieben also genau vier Jahre für die konkreten Planungen der Anlagen, die Ausschreibungen, die nötigen Genehmigungen und den Bau. Grundsätzliche Fragen zum Thema hatte das Projektteam schon im Vorfeld geklärt – etwa die nach einer geeigneten Fläche in Flussnähe für den Bau der Energiezentrale (Bild 2), die sich – wie gefordert – in das gleiche Wärmenetz wie die beiden BHKW einbinden lässt. Außerdem überprüften die Verantwortlichen, ob die Bedingungen in der Lahn passen, was Temperatur, Wassertiefe und Fließgeschwindigkeit betrifft. Und nicht zuletzt galt es herauszufinden, welche Wärmepumpen auf dem Markt erhältlich, für diesen Zweck geeignet und lieferbar sind. 

Gerade dieser letzte Aspekt erwies sich als besonders spannend. Es ließ sich feststellen, dass die Hersteller ganz verschiedene Konzepte verfolgen und sich die Maschinen bisweilen deutlich unterscheiden – nicht nur in Preis und Leistung, sondern auch was die benötigte Aufstellfläche oder das Gewicht und damit die Anforderungen an das Fundament betrifft. Aufgrund der zahlreichen Variablen fiel bei den SWG die Entscheidung, mit der Ausschreibung der Wärmepumpen zu beginnen. Die konkreten Planungen starteten erst, als klar war, welches System zum Einsatz kommt. Die Energiezentrale und die nötige Technik wurden quasi um die Wärmepumpen herum geplant. Doch dazu später mehr.

Stabile Basis schaffen

Die SWG betreiben seit mehr als vier Jahrzehnten ein Fernwärmenetz und versorgen inzwischen über 14 500 Kunden in Gießen und der Region. Dabei steht das Thema Effizienz schon immer weit oben auf der Agenda. Tatsächlich hat das Unternehmen bereits zwei Anlagen zur thermischen Verwertung von hochkalorischen Abfällen gebaut, für die es bis dato keine Referenz gab – also nichts Vergleichbares, worauf es sich bei den Genehmigungsanträgen hätte beziehen können. 

Gleiches gilt für die damit befassten Behörden. Mit den Flusswasserwärmepumpen haben die SWG einmal mehr Neuland betreten. 

Folgerichtig haben die für PowerLahn Verantwortlichen die in­tensive Kommunikation mit den Behörden von Anfang an mitgedacht – allen voran den auch für sie neuen, wasserrechtlichen Aspekt. Deshalb nahmen die Projektverantwortlichen bereits im Dezember 2021 Kontakt mit den zuständigen Stellen im Regierungspräsidium Gießen und bei der Stadt auf. Die SWG hat erläutert, was sie plant, welche Vorteile eine iKWK-Anlage bietet, welchen Beitrag sie für die Wärmetransformation in Gießen leistet und welche Fristen einzuhalten sind, was die Ausschreibungen für die Förderungen angeht. Im Rahmen dieser Vorgespräche wurde die Verfahrensführerin für den Genehmigungsprozess beim Regierungspräsidium etabliert. Zudem erhielten die SWG die Zusage, dass die vorgestellte iKWK-Anlage grundsätzlich genehmigungsfähig ist. Gemeinsam mit den Ansprechpartnern in den verschiedenen Behörden wurde ein Weg für das anstehende Verfahren entwickelt.

Im Rahmen dieser Vorarbeiten ermittelten die SWG auch das tatsächlich verfügbare Wärmepotenzial der Lahn, das sich auf 62 GWh jährlich beziffert. Ein effizienter Betrieb der Wärmepumpen ist allerdings nur von April bis Oktober gesichert möglich. Unter Umständen lassen sich die Wärmepumpen auch noch im November und Dezember wirtschaftlich nutzen. Ob das funktioniert, wird im laufenden Betrieb ermittelt. Aber gleich welche Fahrweise sich letztlich als sinnvoll herausstellt – immer dann, wenn die Wärmepumpen nicht aktiv sind, springen die beiden BHKW ein, die in den warmen Monaten definitiv Pause haben. Die für die Förderung geforderte Mindestwärmemenge aus der regenerativen Komponente übertrifft die Anlage bei jedem denkbaren Szenario spielend.