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Bekämpfung des Klimawandels mit Schweizer Seewasser

Das Oberflächenwasser der Schweizer Seen enthält gewaltige Mengen an thermischer Energie. Es speichert die Sonneneinstrahlung als Wärme, die extrahiert und zum Heizen genutzt werden kann. Seewasser kann aber auch zum Kühlen verwendet werden.

Wie Seewasser anstelle der klimaschädlichen fossilen Brennstoffe genutzt werden kann, zeigen 35 Schweizer Anlagen. Zwei davon werden im Folgenden dargestellt: Die erste Anlage steht in der Westschweiz und heizt Häuser, die zweite kühlt den leistungsstärksten Supercomputer Europas im Tessin und produziert gleichzeitig sauberen Strom.

See heizt 3000 Haushalte

Die schweizweit grösste Wärmepumpe ihrer Art wurde 2015 in Betrieb genommen. Sie steht in der kleinen Westschweizer Stadt La Tour-de-Peilz am Genfersee und kann bis zu 3000 Haushalte mit Heizenergie versorgen. Es ist nicht einfach, die Anlage zu finden. Sie ist sowohl von der Strasse als auch vom See kaum zu sehen. Wie bei einem Eisberg befindet sich der grösste Teil unter der Oberfläche. Über Treppen und einen Lift gelangt man zwei Stockwerke tiefer ins Zentrum der Anlage.

Heizung

Hier sieht man, wie das Wasser vom See angesaugt und durch dicke Rohre in eine Reihe von Wärmetauschern im oberen Stock gepumpt wird. Das Warmwasser wird nach oben geführt und unter der Strasse zu den Gebäuden in der Umgebung geleitet, wo individuelle Wärmepumpen schliesslich heisses Wasser für die Heizung oder die Dusche generieren.

Schema der Fernwärmeanlage in La tour-de-Peilz © Groupe E
Schema der Fernwärmeanlage in La tour-de-Peilz © Groupe E

Vom See ins Haus in drei Schritten

Das System besteht aus drei Komponenten. Die erste saugt kontinuierlich Wasser aus dem See an, das rund 3 Grad an einen Wärmetauscher abgibt und anschliessend in den See zurückgeführt wird. Die zweite ist ein geschlossener Kreislauf, der das Warmwasser durch Rohre zu den Gebäuden leitet. Die dritte schliesslich ist die Wärmepumpe in jedem angeschlossenen Gebäude. Die Wärmepumpen entziehen dem Wasser Wärme, komprimieren sie und leiten das abgekühlte Wasser zurück an die Fernwärmeanlage am See, wo es in den Wärmetauschern wieder erwärmt wird.

Wärmetauscher am Seeufer in La Tour-de-Peilz © Groupe E
Wärmetauscher am Seeufer in La Tour-de-Peilz © Groupe E

Senkung der CO2-Emissionen in der Schweiz

Das aus 70 Metern Tiefe angepumpte Wasser hat eine konstante Temperatur von rund 6 Grad. Die Wärmepumpen entziehen dem Wasser 3 Grad und leiten es zurück. Die Pumpen, Filter und Wärmetauscher werden elektrisch betrieben. Mit der Anlage wird auf effiziente Weise Energie produziert. Mit jedem Watt Strom, das für den Betrieb der Pumpen und Wärmetauscher gebraucht wird, werden 3 bis 4 Watt Wärmeenergie gewonnen.

Mit einer Pumpleistung von 3600 Kubikmetern pro Stunde kann die Anlage 35 Millionen Kilowattstunden pro Jahr produzieren. Das entspricht dem jährlichen Energieverbrauch von rund 3000 Haushalten. Die Anlage könnte somit den Ausstoss von 10’000 Tonnen CO2 pro Jahr vermeiden.

Anlagen zum Kühlen oder Heizen mit Seewasser in der Schweiz © Eawag
Anlagen zum Kühlen oder Heizen mit Seewasser in der Schweiz © Eawag

Seewasser kühlt Supercomputer

Im Süden der Schweiz, im italienischsprachigen Tessin, steht der leistungsstärkste Computer Europas, der Supercomputer Piz Daint mit 19,6 Petaflops. Server in der Art des Supercomputers Piz Daint bilden das Rückgrat des Internets. Der Supercomputer Piz Daint wird vom Nationalen Hochleistungsrechenzentrum CSCS in der Gemeinde Lugano unweit des Luganer Sees betrieben. Er wird von MeteoSchweiz zur Berechnung von Wettermodellen, vom Schweizerischen Institut für Teilchenphysik CHIPP, vom Human Brain Project und zahlreichen anderen Institutionen genutzt.

Supercomputer Piz Daint © CSCS
Supercomputer Piz Daint © CSCS

Supercomputer müssen ständig gekühlt werden, damit sie nicht überhitzen oder Schaden nehmen. Zusätzlich zur elektrischen Kühlung wird Piz Daint mit 760 Litern Wasser pro Sekunde gekühlt, die aus dem nahe gelegenen Luganer See gepumpt werden. Dadurch wird der Stromverbrauch zur Kühlung der Infrastruktur stark reduziert. Das 6 Grad kalte Seewasser wird aus 45 Meter Tiefe über eine 2,8 Kilometer lange Leitung zum CSCS gepumpt und überwindet dabei 30 Höhenmeter.

Kühlsystem mit Seewasser im Swiss National Supercomputing Centre @ CSCS
Kühlsystem mit Seewasser im Swiss National Supercomputing Centre @ CSCS

Energiegewinnung mit Mikroturbinen

Das kühle Seewasser, das sich auf dem Weg zum Rechenzentrum auf 8 bis 9 Grad erwärmt, wird durch Wärmetauscher gepumpt und kühlt den Supercomputer. Anschliessend durchfliesst das Wasser ein Tosbecken, ein Auffangbecken, das den Wasserfluss beruhigt, bevor es zurück in den See geführt wird. Die Anlage umfasst zwei Mikroturbinen zwischen dem See und dem Tosbecken, das 30 Meter über dem See liegt. Sie nutzen das seewärts fliessende Wasser, um Strom für den Betrieb der Pumpen zu produzieren. Auf diese Weise kann der Stromverbrauch um ein Drittel gesenkt werden.

Damit das ökologische Gleichgewicht des Sees nicht beeinflusst wird, darf das in den See zurückgeleitete Wasser nie mehr als 25 Grad warm sein. Fischarten wie Forellen reagieren empfindlich auf Veränderungen der Wassertemperatur.

Seeforelle
Seeforelle

 

 

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