Fernkälte: Klimatisierungssystem der Zukunft

01.07.2024 | Ein Baustein unseres Klimaengagements ist die Fernkälte. Dabei wird die natürliche Ökokälte von Grundwasser und Stadtbächen genutzt, um den Energieverbrauch für die Kälteerzeugung drastisch zu senken.

Wir erzeugen die Fernkälte zentral und verteilen sie über Rohrleitungen an die Abnehmer. Unsere Fernkältenetze in München sind schon über 23 Kilometer lang. Bei der Erzeugung leisten erneuerbare Energien einen erheblichen Beitrag – dadurch sinkt die CO₂-Belastung deutlich. Zudem entfallen individuelle Kälteanlagen in den Gebäuden und deren Abwärme vor Ort. Damit wirkt die Fernkälte der sommerlichen Hitzeglocke über der Innenstadt sowie der Gesamterwärmung Münchens entgegen.

Schon ca. 120 Hotels, Bürogebäude und Warenhäuser allein in der City werden von den SWM mit klimafreundlicher M-Fernkälte versorgt. Experten rechnen allein im Münchner Innenstadtbereich mit seinen vielen Büro-, Gewerbe- und Einzelhandels-Immobilien mit einem Kältepotenzial von mindestens 150 Megawatt. Mit M-Fernkälte kann die dafür benötigte Energie wesentlich klimaverträglicher zur Verfügung gestellt werden – so würden schätzungsweise rund 25.000 Tonnen CO₂ pro Jahr eingespart.

Ab Mitte 2024 soll Kälte vom Energiestandort Süd in Sendling durch die Isarvorstadt und Ludwigsvorstadt in die City strömen. Die vorhandene Wärme aus Geothermie und KWK wird auch zur Fernkälteerzeugung genutzt. In Absorptionskältemaschinen wird die vorhandene Wärme in Fernkälte umgewandelt und über eine neu entstandene Transportleitung den Kund*innen entlang der Trasse sowie in der Innenstadt zur Verfügung gestellt.

Seit 2011 betreiben die SWM ein inzwischen mehr als 23 Kilometer langes Fernkältenetz in der Münchner Innenstadt. In den Untergeschossen des Stachusbauwerks befinden sich zwei Kältezentralen, eine weitere am Odeonsplatz. Am Stachus tragen zudem große Eisspeicher dazu bei, aktuell nicht genutzte Kälte wirtschaftlich und umweltschonend für Verbrauchsspitzen am Folgetag bereitzustellen.

Die SWM nutzen auch die natürliche Kälte des unterirdisch fließenden Westlichen Stadtgrabenbachs. Dadurch erreicht der EER (Energy Efficiency Ratio; Verhältnis Kälteleistung/Strombedarf) im Jahresmittel den Spitzenwert von 5,3 inklusive aller Hilfsenergien. In konventionellen Kälteanlagen liegt die Effizienz bei nur etwa der Hälfte, in kleineren Anlagen liegt sie sogar deutlich darunter.

Weitere Infos zur EU-Förderung

Das Projekt „Innovative und CO₂-arme Fernkälteversorgung für das Münchner Innenstadtquartier“ wird durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert. Insgesamt erhalten die SWM 3,28 Millionen Euro aus diesem Programm. Fördergeber sind die EU (50 %), der Freistaat Bayern (10 %) und die Landeshauptstadt München (40 % kommunaler Eigenanteil).

Im Rahmen dieses innovativen Projekts errichten die SWM am Energiestandort Süd eine neue Kälteerzeugungsanlage, um in Zukunft zahlreiche Kunden in der Münchner Innenstadt mit ökologischer Kälte versorgen zu können. Der Energiestandort Süd, an dem die SWM seit vielen Jahren Fernwärme aus hocheffizienten Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen und in Zukunft auch aus erneuerbarer Tiefengeothermie erzeugen, bietet beste Voraussetzungen, um klimafreundliche und ressourcenschonende Kälte bereitzustellen. Denn bevorzugt setzen die SWM hier Fließwasser aus dem Isar-Werkkanal und Fernwärme als Antriebsquelle in Absorptionskältemaschinen ein. Zur Abdeckung der Spitzenlasten werden hocheffiziente strombetriebene Kompressionskälteanlagen verwendet. Damit lassen sich im Vergleich zu den sonst üblichen dezentralen Kühlanlagen in den einzelnen Gebäuden circa zwei Drittel der CO₂-Emissionen einsparen.

Die Erzeugungsanlage soll 2023 in Betrieb gehen. Ab etwa 2028 wird in den Sommermonaten überschüssige Fernwärme aus erneuerbaren oder CO₂-neutralen Quellen (Geothermie, Müllverbrennung) zur Verfügung stehen.

Zur Kälteeinspeisung verlegen die SWM ein über 6 km langes Transportnetz, das bereits größtenteils fertiggestellt ist. Um die großen Kundenpotenziale in der Münchner Innenstadt zu erschließen, wird der Energiestandort Süd an den beiden Anschlusspunkten in der Nähe Hauptbahnhof und Tal/Marienplatz mit dem bereits bestehenden Fernkältenetz verbunden. Die Trasse dieser neuen Transportleitung führt auch am Areal der Großmarkthalle sowie an städtischen Verwaltungsgebäuden sowie Krankenhäusern vorbei, so dass auch Fernkältekunden entlang der Trasse angeschlossen werden können.

Das Projekt hat einen sehr positiven städtebaulichen Einfluss: Durch die zentrale Fernkälteversorgung können unerwünschte Rückkühlaggregate auf den Dächern der Innenstadt vermieden werden, welche das Stadtbild nachteilig beeinflussen und in ungünstigen Fällen hygienische Probleme (Legionellen) verursachen können. Ebenso verbessert sich das Mikroklima, da die Wärmeabfuhr der Rückkühlgeräte dezentraler Klimageräte in der ohnehin aufgeheizten Innenstadt vermieden wird.

Die umweltfreundliche und CO₂-arme Fernkälteversorgung trägt wesentlich zu den ambitionierten Klimaschutzzielen und den Aktivitäten zur Klimaanpassung der Stadt München bei. Das Konzept des Projekts berücksichtigt auch den in Zukunft wachsenden Kältebedarf als Folge des Klimawandels und steigender Komfortansprüche der Kund*innen.

Innovative und CO₂-arme Fernkälteversorgung für das Münchner Innenstadtquartier mit Quartiersgrenze des EFRE-Förderprojekts sowie Fernkältenetz (Planungsstand und Fertigstellungsgrad)

So funktioniert das Prinzip Fernkälte:

Wasser wird zentral abgekühlt und über eine Rohrleitung an die Kunden geliefert. Dort nimmt es Abwärme aus der Gebäudeklimatisierung auf. Anschließend wird es über eine zweite, parallel verlaufende Leitung der zentralen Kälteerzeugung zugeführt, wieder abgekühlt und den Kunden erneut zur Verfügung gestellt.

Die SWM nutzen zur Kälteerzeugung auch Grundwasser und unterirdisch verlaufende Stadtbäche. Diese kühlen direkt oder werden zur Rückkühlung zentraler Kälteanlagen genutzt. Da es sich bei der Fernkälte um ein geschlossenes System handelt, gibt es keinen Eingriff in die Wasserökologie.

Kühlung aus dem Stadtbach

Vor allem in den heißen Sommermonaten klimatisiert Fernkälte die Kaufhäuser, Büros und Geschäfte der Innenstadt. Wie eine Fern-Klimaanlage versorgen die SWM über isolierte Kältenetze die umliegenden Verbraucher. Dabei trägt der Westliche Stadtgrabenbach, der unterirdisch am Stachus vorbeifließt, zur Kühlung bei.

Der Umweltnutzen dieses innovativen Kühlsystems ist hoch: Weil die Kälte zentral erzeugt wird und obendrein der Stadtbach zur Rückkühlung verwendet wird, werden wertvolle Ressourcen geschont. Im Vergleich zu herkömmlichen, dezentralen Kälteanlagen lässt sich die Hälfte des Primärenergieaufwands sparen.

Kühlung mit Grundwasser

Zur Fernkälteversorgung wird in München auch Grundwasser, etwa aus U-Bahn Dükern oder eigenen Brunnen genutzt. Dabei „zapfen“ wir das vorhandene Grundwasser als Energiequelle an und verwenden es in einem geschlossenen Kreislauf zur Kühlung.

Hier ist der Beitrag zum Umweltschutz noch größer: Die einzige Energie, die zum Kühlen eingesetzt werden muss, ist der Strom für die Pumpen an. Bei manchen Fernkältelösungen werden eigens Brunnen erstellt.

Allerdings gehen wir auch noch einen anderen Weg: Die Anlagen der Münchner U-Bahn verlaufen überwiegend in grundwasserführenden Bodenschichten. In 182 unterirdischen Bauwerken, so genannten Dükern, wird das anströmende Grundwasser gesammelt und um die U-Bahn-Bauwerke herumgeleitet. Wir nutzen auch diese Anlagen, um Kunden mit Fernkälte zu versorgen.

Weitere Fernkälte-Standorte

Neben der Innenstadt setzen die SWM auch an bald acht anderen Stellen in der Stadt auf die natürliche Kälte des Grundwassers. Einige Beispiele:

Im Fernkältenetz in Moosach etwa, in das auch die SWM Zentrale eingebunden ist, wird die Abwärme aus dem städtischen Rechenzentrum zur Vorwärmung des Beckenwassers im nahegelegenen Dantebad sowie – über Wärmepumpen – zur Wärmeversorgung von 114 neuen SWM Werkswohnungen genutzt. Ebenso gewährleistet das Fernkältenetz die Eisfreihaltung des neuen MVG-Busbetriebshofs. Durch die Kopplung von Kälte- und Wärmebedarf, wo immer es möglich ist, sorgen die SWM dafür, dass das genutzte Grundwasser weit geringer erwärmt wird, als es die strengen Umweltauflagen erlauben.
Seit 2018 wird ein neues Büro- und Geschäftshaus am Heimeranplatz mit Grundwasserkälte aus U-Bahndükern versorgt. Innovativ: Hierbei wird auch Wärme gewonnen. Die gleichzeitige Kälte- und Wärmenutzung trägt zu einer thermisch ausgeglicheneren Bilanz des Wasserhaushalts bei.
Seit 2017 stellen die SWM die ökologische Kälteversorgung einer Großdruckerei an der Dessauerstraße sicher.
Seit Ende 2018 bezieht ein Büro- und Geschäftshaus am Heimeranplatz Wärme und
Kälte aus Grundwasser (U-Bahndüker). An die Grundwasserversorgung ist inzwischen ein weiteres Gebäude angeschlossen.
Seit Anfang 2019 wird ein neues Quartier an der Moosacher Straße mit M-Fernkälte
versorgt.
Schon seit 2004 versorgen die SWM das Forschungs- und Innovationszentrum (FIZ) der BMW Group mit kaltem Wasser aus U-Bahndükern. Für dieses innovative und umweltschonende Projekt haben die SWM und die BMW Group im Jahr 2006 den Bayerischen Energiepreis erhalten.
Seit 2021 sorgt eine Grundwasseranlage in der Zielstattstraße für eine effiziente Kälte- und Wärmeversorgung von Gewerbeneubauten.
Ebenfalls seit 2021 ist in der Balanstraße eine Grundwasseranlage verbaut, die Gewerbeneubauten vor Ort klimafreundlich mit Kälte und Wärme versorgt.