Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | 05/2023 - 12/2023 |
| Auftraggeber / Zuwendungsgeber: |
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) |
| Kooperationspartner: | Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen |
| Projektfokus: |       |
NaWaeGe – Nachhaltige und zukunftssichere Wärmeversorgung für Gewächshäuser mit Wärmepumpen
Typischer Gartenbaubetrieb in Straelen.
Die Beheizung von Gewächshäusern erfordert hohe Energiemengen und basiert bislang stark auf fossilen Brennstoffen. Schätzungen beziffern die jährlichen Emissionen durch den Wärme- und Strombedarf von gewerblichen Gewächshäusern in Deutschland auf rund 3 Mio. t CO2äq. Gleichzeitig stellen schwankende Preise für fossile Energieträger eine enorme Herausforderung für den Betrieb von Gewächshäusern dar – gerade vor dem Hintergrund der jüngsten Energiekrise.
In dem Mikroprojekt NaWaeGe wird das Potenzial von wärmepumpenbasierten Heizsystemen zur Defossilisierung des gewerblichen Gartenbausektors anhand von beispielhaften Anwendungen bewertet.
Dieses Projekt hat sich auf Gartenbaubetriebe in Straelen (Nordrhein-Westfalen) fokussiert, wo ein Drittel aller deutschen Topfpflanzen produziert wird. Das besonders milde Klima im Niederrheintal begünstigen den Unterglasanbau von Blumen und Pflanzen. Beheizt werden Gewächshäuser meist über wasserführende Rohre ohne aktive Luftumwälzung. Das Wasser wird dabei, üblicherweise über fossil befeuerte Kessel, auf Vorlauftemperaturen zwischen 60°C und 80°C erhitzt.
Mittels einer Simulationssoftware wurden rein fossile Versorgungssysteme gegenüber Hybrid-Systemen, bestehend aus elektrischer Wärmepumpe und Spitzenlastgaskessel, für Wärmebedarfsprofile realer Gartenbaubetrieben bewertet. Dabei zeigt sich für einen Referenzbetrieb mit 25.000m² Gewächshausfläche und einem jährlichen Wärmeverbrauch von ca. 5GWh, dass ein Wärmepumpensystem welches auf ~20% der Maximallast ausgelegt ist, über zwei Drittel des gesamten Wärmebedarfs abdecken kann.
Die Analyse der Lebenszykluskosten zeigt, dass diese trotz der höheren Anfangsinvestitionen für Wärmepumpenlösungen deutlich unter denen von rein fossilen Systemen liegen können. Außerdem können durch die Installation einer Wärmepumpe, die 70% des Wärmebedarf abdeckt, die Emissionen von Treibhausgasen um mindestens 50% gegenüber dem fossilen Referenzsystem reduziert werden.