Im Deutzer Hafen soll in den nächsten Jahren ein neues Stadtviertel mit zahlreichen Wohn- und Bürogebäuden entstehen. Der Projektentwickler ist das städtische Unternehmen moderne stadt.

Die RheinEnergie hat ein Energiekonzept für den Deutzer Hafen erstellt. Dabei plant sie den Anschluss an das eigene Fernwärmenetz. Sie möchte möglichst schnell Fakten schaffen und schon im April 2024 mit dem Bau beginnen.

In puncto Energieeffizienz und Kosten ist diese Lösung aber fragwürdig und verletzt zudem die „Klimaschutzleitlinie“. Es gibt keine Transparenz darüber, warum alternative, bessere Lösungen verworfen wurden.

Köln will 2035 klimaneutral werden, wofür der Stadtrat die „Leitlinie zum Klimaschutz nicht-städtischer Neubauvorhaben in Köln“ beschlossen hat. Die Kernanforderung ist ein hoher baulicher Standard von Wohn- und Nichtwohngebäuden in Verbindung mit einer möglichst vollständigen Strom- und Wärmeversorgung durch lokal verfügbare erneuerbare Energien.

Wir fordern daher für den Deutzer Hafen ein kaltes Nahwärmenetz mit einer Vorlauftemperatur von 12-15 °C und dezentral in den Gebäudeblöcken aufgestellten Wärmepumpen. Als Wärmequelle soll das Grundwasser dienen, welches über Grundwasserpumpen gefördert und nach Nutzung in den Rhein abgeleitet werden kann.
Ein kaltes Nahwärmenetz hat den Vorteil, dass es im Winter zur Wärmeversorgung und im Sommer zum Kühlen verwendet werden kann. Außerdem können erneuerbare Energien in ein kaltes Netz deutlich besser eingespeist und die Rohrleitungen ohne Isolierung einfach in der Erde verlegt werden.

Für die im Deutzer Hafen geplanten Wohnungen und Büros mit dem Effizienzhaus-Standard KfW40 und einer zu beheizenden Nettogrundfläche von 336.000 m² geht die RheinEnergie von einer benötigten Anschlussleistung an die Fernwärme von 12,5 MW aus. Dieser Wert soll uns im Folgenden als Vorgabe für die Auslegung des kalten Nahwärmenetzes dienen.

Wir rechnen für die Wärmepumpen eines kalten Nahwärmenetzes mit einer Jahresarbeitszahl von mindestens 4, was bedeutet, dass aus einer Kilowattstunde (kWh) Strom 4 kWh Wärme produziert werden. Bei der benötigten Wärmeleistung von 12,5 MW würden also 3,13 MW durch Strom bereitgestellt und 9,36 MW Wärme dem Grundwasser entnommen werden.

Aus einem Kubikmeter Wasser können ungefähr 4 kWh Wärme gewonnen werden. Das bedeutet, dass eine maximale Förderleistung von 2.340 m³/h notwendig ist (Auslegungsfall für -8 °C Außentemperatur). Wenn wir von einer Grundwasser-Förderrate von 150 m³/h pro Brunnen ausgehen, müssten 16 Grundwasserbrunnen errichtet werden. Ob pro Brunnen, auf Grund der Nähe zum Rhein, eine höhere Förderrate möglich ist und wie dicht bzw. wo genau die Brunnen errichtet werden können, muss durch ein Ingenieurbüro untersucht werden.

Die Temperaturanhebung auf die Heiz- bzw. Warmwassertemperatur sollte pro Gebäude mittels eigener Wärmepumpe erfolgen. Da die Bedürfnisse an Warmwasser von Haus zu Haus variieren, sollte die Planung zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen und sich nach den individuellen Bedürfnissen richten.

Effizienz: Ein Fernwärmenetz mit einer Vorlauftemperatur von bis zu 125 °C ist nicht effizient (jedes Grad Vorlauf-Temperatur-Erhöhung verschlechtert den Wirkungsgrad um ca. 2,5 %). Für die Bereitstellung der Temperatur mit der Flusswärmepumpe in Niehl geht RheinEnergie von einer Jahresarbeitszahl von 2,7 aus, wobei diese Großwärmepumpe maximal 90 °C Vorlauftemperatur erreichen kann. Wenn es im Winter richtig kalt wird, muss die Vorlauftemperatur auf bis zu 125 °C angehoben werden. Für die Temperaturdifferenz von 90 °C bis 125 °C soll grüner Wasserstoff verbrannt werden. Dieser hat einen Wirkungsgrad von maximal 0,7, das heißt, dass aus einer kWh Strom nur 0,7 kWh Wärme erzeugt werden können.

Bei dem kalten Nahwärmenetz mit dezentralen Wärmepumpen gehen wir von einer Jahresarbeitszahl von mindestens 4 aus, was einer Stromeinsparung bei den Wärmepumpen von ca. 50 % gegenüber dem Anschluss an die Fernwärme (bei 90 °C Vorlauftemperatur) entspricht. Wenn es im Winter richtig kalt wird, ist der Energieeinsatz mittels grünem Wasserstoff für die Fernwärme noch deutlich schlechter.
Hinzu kommt, dass große Mengen an Strom für die Pumpen benötigt werden, die das Wärmemedium in der Fernwärmeleitung von Niehl nach Deutz und wieder zurück befördern.

Bei einem Fernwärmenetz mit hoher Vorlauftemperatur und dem Transport des Wärmemediums über eine lange Strecke ist der Wärmeverlust deutlich größer als bei niedrigerer Vorlauftemperatur und kurzer Strecke. Bei einem kalten Nahwärmenetz gibt es überhaupt keine Wärmeverluste, da es keine Temperaturdifferenz zur Umgebung gibt. Die Leitungen können ohne Isolierung verlegt werden und können teilweise auf dem Weg vom Brunnen zur Wärmepumpe sogar noch Wärme aus der umgebenden Erde aufnehmen.

Zusätzliche Investitionskosten: Allein der Vortrieb der Fernwärmeleitung von der Teutonenstraße über die Siegburgerstraße bis zur Energiezentrale „Am Schnellert“ (ca. 1,5 km) wird ca. 7,5 Mio. € kosten (bei angenommenen Kosten von 5.000 € pro Meter Fernwärmeleitung).

Keine Kühloption: Die Rücklauf-Temperatur des von der RheinEnergie angedachten Nahwärmenetzes ist mit 55 °C sehr hoch, so dass der Rücklauf nicht als Kühlmedium genutzt werden kann. Daher hat die RheinEnergie in ihrem Konzept keine Kälteversorgung vorgesehen. Wenn eine Kühlung in den Gebäuden erforderlich ist, bedeutet dies zusätzliche Kosten, die die Investor*innen tragen müssen.

Höhere Betriebskosten: Die Flusswärmepumpe in Niehl wird mit ihren sehr hohen Vorlauftemperaturen deutlich ineffizienter betrieben als ein kaltes Nahwärmenetz. Somit wird mindestens 50 % mehr Strom benötigt, was zu höheren Kosten für die Strombeschaffung (Betriebskosten) führt.
Wenn die geplanten Großwärmepumpen für das Fernwärmenetz Innenstadt nicht ausreichend Wärme erzeugen können und auch immer dann, wenn die Vorlauftemperatur über 90 °C liegt – was im Winter fast immer der Fall ist – plant die RheinEnergie die Verbrennung von Wasserstoff.
Der Einsatz von grünem Wasserstoff zum Heizen ist äußerst ineffizient und teuer. Daher gehen wir von deutlich höheren Betriebskosten bei einem Anschluss an die Fernwärme aus als bei einer Versorgung mit einem kalten Nahwärmenetz. Viele Expert*innen lehnen den Einsatz von Wasserstoff zum Heizen grundsätzlich ab, da die verfügbare Menge z.B. in der Stahl- und chemischen Industrie eingesetzt werden soll oder im Schiffs- und Flugverkehr – also dort, wo es keine Alternativen gibt.
Außerdem ist mehr Strom für die Pumpen erforderlich, die das Wärmemedium gute sechs Kilometer vom Kraftwerk Niehl nach Deutz und zurück fördern. Auf dieser Strecke kommt es zusätzlich zu Wärmeverlusten.

Höherer Platzbedarf: Die RheinEnergie plant, in einem zusätzlichen Gebäude eine Energiezentrale zu errichten.

Innovation wird verhindert: Sollte sich, wie von der RheinEnergie vorgegeben, ein Anschlusszwang an die Fernwärme im Deutzer Hafen durchsetzen, werden technische Innovationen, die heute oder in den nächsten Jahren möglich sind, voraussichtlich nicht realisiert. Ein Wettbewerb um die kostengünstigste und effizienteste Wärmeversorgung wird mit dem Anschlusszwang verhindert.

Knappe Ressourcen erneuerbare Energien und Fernwärme: Erneuerbare Energien sind auf absehbare Zeit ein knappes Gut, daher muss die Wärmeerzeugung so effizient wie möglich erfolgen. Die zur Verfügung stehende Fernwärmeleistung ist begrenzt und muss vorrangig im dichtbebauten Bestand der Innenstadt eingesetzt werden und nicht in energie-effizienten Neubaugebieten.

Höhere Effizienz: Ein kaltes Nahwärmenetz mit einer Vorlauftemperatur von 10-15 °C ist sehr effizient, weil die Wasser-Wärmepumpen mit einer Jahresarbeitszahl (Verhältnis der Nutzwärme zur eingesetzten Energie) von ca. 4 bis 6 arbeiten, also aus einer kWh Strom 4 bis 6 kWh Wärme erzeugen. Dies bedeutet einer Stromeinsparung bei den Wärmepumpen von mindestens 50 % gegenüber dem Anschluss an die Fernwärme (bei 90 °C Vorlauftemperatur). 
Der Einsatz von dezentraler Wärmepumpen direkt vor Ort ist effizienter, weil so deutlich weniger Strom für die Pumpen zur Beförderung des Wärmemediums innerhalb des Wärmenetzes benötigt wird. In einem Nahwärmenetz mit einer Vorlauftemperatur von 10-15 °C gibt es quasi keine Wärmeverluste, die Erdleitungen können ohne Isolierung verlegt werden und können sogar noch Wärme aus der Umgebung aufnehmen.
Die Einspeisung von Abwärme und Wärme durch erneuerbare Energien ist bei einem kalten Nahwärmenetz besonders gut und effizient möglich.

Platzbedarf: Die dezentralen Wärmepumpen, die in den Kellern der Gebäude untergebracht werden können, haben jeweils einen Platzbedarf von ca. einem PKW-Parkplatz (z.B. 2 m x 1,4 m x 3,5 m für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe bis knapp 1 MW].
Die Grundwasserpumpen können im öffentlichen Straßenland oder auf den privaten Grundstücken errichtet und durch Gullydeckel mit 80 cm Durchmesser abgedeckt werden (Grundwasser-Förderrohr: ca. DN 900 mm).
Bei dem von der RheinEnergie favorisierten Anschluss an die Fernwärme wird ein zusätzliches Gebäude für die Energiezentrale vorgesehen. Dies ist beim Kalte-Nahwärme-Konzept nicht erforderlich.

Niedrigere Investitionskosten: Da der Rücklauf des kalten Nahwärmenetzes als Kältemedium genutzt werden kann, werden keine zusätzlichen Kälteerzeuger in den einzelnen Gebäuden benötigt.
Eine Wärmepumpe amortisiert sich derzeit nach ca. 15 Jahren.

„Möglicherweise höhere Investitionskosten für ein kaltes Nahwärmenetz mit Grundwasser-Wärmepumpen müssen gegen die zu erwartenden deutlich niedrigeren Betriebskosten abgewogen werden.“

Anschlusszwang: Ist nicht erforderlich.

Nachdem wir erfahren hatten, dass die RheinEnergie vorschlägt, dass Neubaugebiet „Deutzer Hafen“ an die Fernwärme anzuschließen, haben wir am 29.11.2022 eine Bürgereingabe eingereicht, um damit eine Flusswärmepumpe zu fordern.

Einstimmig beschlossen wurde:
„Der Ausschuss Bürgerbeteiligung, Anregungen und Beschwerden dankt dem Petenten für die Eingabe. Die genaue Untersuchung und Ausarbeitung eines Energiekonzepts wird derzeit von RheinEnergie erarbeitet. Die Prüfung der Option einer Flusswärmepumpe ist im Rahmen des weiteren Verfahrens bereits vorgesehen und wird im Sinne der Eingabe untersucht.
Das Ergebnis dieser Prüfung ist der Bezirksvertretung Innenstadt, dem Ausschuss für Bürgerbeteiligung, Anregungen und Beschwerden sowie den Petenten in einer Sitzung vorzustellen. Bis dahin sind die Beteiligten regelmäßig über den Stand der Untersuchung zu informieren.
Zeitnah soll ein Gespräch zwischen den unterschiedlichen Beteiligten stattfinden.“

Das Gespräch zwischen der RheinEnergie, moderne stadt, und uns, in Anwesenheit einiger Vertreter*innen der Stadtverwaltung, fand am 13.2.2024 statt. Es war sehr ernüchternd. Auf unseren Vorschlag, im Deutzer Hafen eine Flusswärmepumpe zu errichten, wurde gar nicht erst eingegangen. Die RheinEnergie präsentierte das Ergebnis von vier geprüften Varianten der Wärmeversorgung. Daraus hat die RheinEnergie abgeleitet: alle Wohnungen und Büros an die Fernwärme anzuschließen, und zwar mit Anschlusszwang!

Es wurde für die vier Varianten weder eine Berechnung der Kosten noch der Effizienz präsentiert. Bei den verworfenen drei Varianten wurde zwar auch ein kaltes und ein warmes Nahwärmenetz betrachtet. Dies hat die RheinEnergie aber, aus für uns nicht nachvollziehbaren Gründen, als zu aufwendig befunden. Leider wurde die Variante eines kalten Nahwärmenetzes, welches mit der von uns vorgeschlagenen Flusswärmepumpe betrieben werden könnte, nicht betrachtet.