Die Aufzucht von Garnelen (Shrimps) geschieht üblicherweise in grossen Aquakulturfarmen in Ländern wie China, Thailand oder Brasilien und ist ein wichtiger Exportzweig dieser Länder. Seit 2018 gibt es auch in der Schweiz eine Shrimpsaufzucht, die auch vom ökologischen Standpunkt Sinn macht. Denn die Aufzuchtbecken der Meerestiere werden nachhaltig mit überschüssiger Abwärme beheizt. Ausserdem werden weder Antibiotika eingesetzt noch benachbarte Gewässer überdüngt.
Die Shrimps wachsen in 16 weitläufigen Salzwasserbecken (je 5 x 40 Meter) auf, die bei einer Temperatur von +28°C gehalten werden. Das Unternehmen Swiss Shrimps AG in Rheinfelden bezieht die notwendige Wärmeenergie direkt ab der Fernwärmeleitung, die von der Salzgewinnung der nahe gelegenen Schweizer Salinen gespiesen wird. Zu den weiteren Kunden des Wärmeverbundes gehören u.a. das Gesundheitszentrum Fricktal, die Rehaklinik, das Parkhotel und das Kurzentrum. Betrieben wird der Wärmeverbund von der AEW Energie AG.
Sinnvolle Abwärmenutzung
Bei den Prozessen der Salzgewinnung fällt Abwärme auf verschiedenen Temperaturniveaus an. Die Abwärme auf dem hohen Niveau von 85°C wird direkt in der Unterstation der Saline für die Fernwärmeeinspeisung genutzt. Die Kondensatabwärme von ca. 30 °C muss mit Hilfe einer Wärmepumpe auf ein höheres Niveau gebracht werden. Moderne Grosswärmepumpen sind kraftvolle Wärmelieferanten, die problemlos Temperaturen von 80 °C und mehr bereitstellen können. Und wenn eine Wärmequelle mit mehr als 30 °C genutzt werden kann, sind sie wahre Effizienz-Champions.
Mit dem Einsatz modernster Wärmepumpentechnologie kann das anfallende Kältekondensat als Wärmequelle aus der Salzgewinnung sinnvoll genutzt werden. Für eine direkte Einleitung des warmen Abwassers in den Rhein – ein natürliches Fliessgewässer – müssten die Bestimmungen zum Wärmeeintrag gemäss der Gewässerschutzverordnung eingehalten werden. Ein vorgängiger Wärmeentzug macht aus dieser Perspektive auf jeden Fall Sinn.
Massgeschneiderte Technik
«Nach intensiven Abklärungen fiel unsere Wahl auf eine massgeschneiderte Grosswärmepumpe der CTA», sagt Stefan Furger, Projektleiter Wärmegeschäft bei der AEW. «Die speziell auf unsere Anforderungen hin geplante und realisierte Lösung hat unsere technischen Vorgaben und die Leistungswerte mit dem besten Preis-Leistungsverhältnis erfüllt.» Die HFO-Wärmepumpe der CTA stellt mit einem COP von 3,73 eine Leistung von mehr als 700 kW zur Verfügung.
Der Vorteil der Wärmepumpe ist, dass sie die notwendige Wärme auch dann bereitstellt, wenn die Hochtemperatur-Abwärme für einmal nicht verfügbar ist. Sie ist somit der Garant für eine unterbruchsfreie Wärmeversorgung.
Positive Erfahrungen
Die Grosswärmepumpe der CTA unterstreicht das Potenzial der Wärmepumpentechnologie für industrielle und gewerbliche Anwendungen, für ganze Areale und Wärmeverbünde, die auf Vorlauftemperaturen von mehr als 80 °C angewiesen sind. Je höher dabei die Temperatur der Wärmequelle ist, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Dank vorbildlichen Leistungskennzahlen (Jahresarbeitszahl von 3,5 einschliesslich der Nebenaggregate) zeigt die Anlage in Rheinfelden, dass die Lebensmittelindustrie direkt von erneuerbaren Wärmequellen ohne CO2-Ausstoss profitieren kann.
Nach Angaben der AEW besteht weiterhin eine hohe Nachfrage nach erneuerbarer Wärme. Dazu Stefan Furger: «Die bisherigen Erfahrungen mit Grosswärmepumpen sind sehr vielversprechend. Wir prüfen daher, ob wir die Wärmezentrale mit einer zweiten Maschine nachrüsten.»
Bewährt hat sich dabei auch das eingesetzte Kältemittel HFO, das mit den natürlichen Kältemitteln bezüglich Umweltfreundlichkeit mithalten kann. Zwar benötigen auch HFO-Maschinen einen gewissen planerische Mehraufwand für die Erfüllung der Sicherheitsvorgaben. Doch unter dem Strich ist das Kosten-Nutzenverhältnis für Anlagen in dieser Leistungsklasse mit HFO überzeugend.
Zahlen und Fakten
Wärmeverbund Rheinfelden Ost
Wärmequelle: Überwiegend Abwärme Schweizer Salinen
Grundausbau: 2007–2009
Wärmeleistung: 8,4 Megawatt (MW)
Wärmebedarf pro Jahr: 18 400 Megawattstunden (MWh)
Wärmeenergieabdeckung aus Saline pro Jahr: ca. 13 000 MWh
CO2-Einsparung: 2'600 Tonnen pro Jahr
Einsparung Heizöl: 1 Mio. Liter pro Jahr
CTA exklusiv-Grosswärmepumpe
Kältemittel: R-1234ze (HFO)
Heizleistung: 709kW
COP: 3,73
Inbetriebnahme: 2019
Schema zur Abwärme-Nutzung am Salinen-Standort Riburg (Rheinfelden)
(vom 2008 bis 2019) - s. pdf-Download
Situation von 2008: Kaltkondensat gelangt als Abwasser (bei T weit über >30 C) in den Rhein.
Situation ab 2008: Abwärme aus der Produktion von Auftausalz (bei T von >80 C) wird in den Fernwärmeverbund Rheinfelden-Ost eingespeist.
Situation ab 2015: Die neu eröffnete Shrimpsfarm nutzt Niedertemperatur-Abwärme (35-40 C) aus der Saline.
Situation ab 2019: Die neu installierte CTA-Wärmepumpe schafft den Temperaturhub aus der Niedertemperatur-Abwärme und dient so als zusätzlicher Einspeisepunkt für den Wärmeverbund Rheinfelden-Ost.