Gewächshaus: Wärmepumpe für die Grundlast

Gewächshäuser sollen künftig ohne fossile Brennstoffe geheizt werden. Eine zurzeit noch wenig verwendete technische Ersatzlösung wären Wärmepumpen. Entscheidend ist, ob eine mögliche Wärmequelle zur Verfügung steht.

Anbieter und Planer von Gewächshausheizsystemen haben zurzeit besonders viel zu tun. Bis in ein paar Jahren sollen fossile Energieträger hier keine tragende Rolle mehr spielen, so wollen es Abnehmer und die Politik. Besonders hoch im Kurs als Ersatz für Öl und Diesel steht dabei Holz. Wärmepumpen spielen in den Überlegungen der Gemüsegärtner bis jetzt noch eher eine untergeordnete Rolle, obwohl sie zumindest einen Teil der Energiegrundlast durchaus sinnvoll abdecken könnten, dank dem Schweizer Strommix weitgehend CO₂-frei. Anteile von 15 bis im besten Fall 65 Prozent als Grundlast sind realistisch. Die Investitionskosten für eine Wärmepumpe sind höher als bei bisherigen fossilen Lösungen aber tiefer als bei Holz. Die Betriebskosten sind unter anderem abhängig vom Strompreis.

Wärme aus dem Grundwasser

Gemüsegärtner Markus Schildknecht aus Wikon LU schaffte sich vor fünf Jahren eine Grundwasser-Wärmepumpe mit einer Leistung von 210 Kilowatt an. Sie bezieht das Wasser aus zwanzig Meter Tiefe und entnimmt ihm permanent etwa zwei Grad Wärme ehe es zurück in den Boden fliesst. Mit 40 bis 45 Grad geht es dann in die Vege-tationsheizung. Damit deckt er über das Jahr etwa 20 Prozent der Grundlast in den 2,6 Hektaren Glas- und Folienhäusern ab. Den grossen Rest und die Spitzenlast deckte er bis jetzt mit Gas ab. Wärmepumpen sollten möglichst immer in Betrieb sein, häufiges An- und Ausschalten wirkt sich negativ auf die Lebensdauer aus. Ist es im Sommer heiss und es braucht keine Energie, stellt sie in Wikon ab. «Eigentlich wäre es besser, wenn sie weiterlaufen würde und die Wärme im Speicher aufgefangen werden könnte», sagt Schildknecht. Doch bei ihm war dieser bereits für die Speicherung der Abwärme vom Gasbrenner aus der CO₂-Gewinnung eingerichtet. Wegen den Anforderungen der Abnehmer evaluiert er zurzeit Ersatzlösungen für die Gasheizung. Biogas und Holzwärme stehen zur Diskussion. 

Luft/Wasser-Wärmepumpen

Wärmepumpen drängen sich auf, wo eine Wärmequelle vorhanden ist. Zum Beispiel Grundwasser, Erdwärme, Abwasser oder Abwärme aus der Industrie. Ideal wäre ein See oder Fluss in der Nähe, die ein riesiges Energiepotenzial haben. «Leider stehen die Gewächshäuser oft nicht in der Nähe von Gewässern», sagt Christoph Brechbühler von der Wärmepumpen-Firma CTA. Auch sonst sieht er wenig Möglichkeiten, mit solchen Wärmepumpen einen grösseren Teil der verlangten Grundlast zu abzudecken. Erdsonden und Grundwasser seien in der Regel zu teuer bei den Leistungen, die in Gewächshäusern verlangt würden. 

Wo keine Wärmequelle vorhanden ist, bringt Brechbühler die Nutzung der Umgebungsluft ins Spiel, obwohl dort die Wirkungsgrade tiefer seien. Luft/Wasser-Wärmepumpen würden mittlerweile aber auch als Grossanlagen betrieben, beispielsweise in einem Wärmeverbund in der Stadt Basel. «Leistungen bis zu zwei Megawatt sind problemlos möglich», erklärt der Fachmann. Aus der bereits weitverbreiteten Nutzung der Umgebungsluft in Privathaushalten kennt man die Diskussionen über Lärmbelastungen bei Luft-Wasser-Wärmepumpen. Doch hier gäbe es laut dem Experten mittlerweile technische Lösungen, was allerdings mit einem höheren Platzbedarf für die Luftkühler verbunden sei. Eine grössere Herausforderung dürfte der für eine Luft-/Wasserwärmepumpe notwendige Stromanschluss sein – für 1 MW Heizleistung sind rund 700 Ampere nötig. Für eine Hektar Gewächshausfläche rechnet Brechbühler überschlagsmässig mit im Vergleich zu einer Ölheizung 700 000 Franken höheren Investitionskosten für eine Luft-Wasser-Wärmepumpenlösung. Mit den pro Jahr dafür eingesparten 64 000 Franken Energiekosten wäre die Anlage in knapp zehn Jahren amortisiert. Zudem besteht die Aussicht, künftig Gelder aus CO₂-Kompensationsprojekten zu erhalten. 

Auch wenn sich dadurch die Herausforderung der fossilfreien Abdeckung der Spitzenlast nicht lösen lässt, könnten Wärmepumpen eine wichtige Rolle im Puzzle der künftigen Energieversorgungssysteme in Gewächshäusern einnehmen. Interessant könnte möglicherweise auch den Abschluss eines Contractings sein, wo «nur» noch einen Preis pro Kilowatt Wärme bezahlt wird, sagt Brechbühler.