Im Projekt „AQVA-HEAT III“ wollen Forscher bei den Stadtwerken Zittau (Sachsen) die Wärmegewinnung aus Oberflächengewässern weiterentwickeln. Wissenschaftlich begleitet wird das Vorhaben der Hochschule Zittau/Görlitz durch die Fraunhofer Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien (Fraunhofer IEG) in Zittau sowie durch das ILK-Dresden: Institut für Luft- und Kältetechnik.

Nicht nur große Seen oder tiefe Grundwasserschichten sollen Wärme liefern, sondern auch kleinere Oberflächengewässer. Ziel ist eine ganzjährige Wärmeversorgung. „Durch den Einsatz von Wasser als Kältemittel könnten auch kleinere Gewässer als zukunftsfeste Wärmequelle genutzt werden“, heißt es vom Fraunhofer IEG. Als Wärmequelle dient am Standort Zittau das Fließgewässer Mandau. Die Wärmesenke ist das zentrale Fernwärmenetz der Stadtwerke.

Technisch setzt das Konzept auf Direktverdampfung. Hauptkomponente ist ein Vakuum-Flüssigeis-Erzeuger (VFE), der das Gewässerwasser im Prozess der Direktverdampfung einbindet. „Durch die Direktverdampfung in einem Vakuum-Flüssigeis-Erzeuger des je nach Jahreszeit bis zu null Grad Celsius kalten Wassers, kann die Anlage ganzjährig betrieben werden“, heißt es weiter.

Nach dem Vakuum-Flüssigeis-Erzeuger liegt die Temperatur konstant bei mindestens 12 Grad Celsius. Eine normale zweistufige Wärmepumpe hebt das Temperaturniveau anschließend auf bis zu 90 Grad Celsius, um die Wärme in das Fernwärmenetz der Stadtwerke Zittau einzuspeisen.

Im Zeitplan ist nun ein Meilenstein erreicht worden. Die Werksabnahme der Wärmepumpe ist Anfang November in Aarhus erfolgt. Die Einbindung in die Gesamtanlage ist für das erste Halbjahr 2026 vorgesehen. Danach soll das Gesamtsystem ein Jahr lang saisonal erprobt werden, um den Betrieb unter unterschiedlichen Gewässer- und Netzbedingungen zu testen. Das Projekt läuft seit März 2024 und soll bis Ende 2027 abgeschlossen sein.

Das Konzept gilt als skalierbar: von rund 100 kW thermisch bis in MW-Bereiche. Dabei sollen sowohl die genutzte Flusswassermenge als auch die eingesetzte Strommenge vergleichsweise gering bleiben.

Übergeordnet zielt „AQVA-HEAT III“ darauf ab, ein belastbares Forschungs- und Entwicklungskonzept rund um „Wasser als Kältemittel“ zu schaffen. Clemens Schneider, Projektleiter am Fraunhofer IEG, betont: „Die Kernleistung von AQVA-HEAT III liegt in der nahtlosen Verknüpfung aus Auslegung, automatisierter Steuerung und Feldmessung – so wird eine robuste, skalierbare Lösung für die Wärmeversorgung aus Wasser möglich.“