Köln: Wärmepumpe versorgt CO2-neutrales ICE-Instandhaltungswerk

Auf dem Gelände des ehemaligen Güter- und Rangierbahnhofes im Kölner Stadtteil Nippes hat die Deutsche Bahn AG das erste CO₂-neutrale ICE-Instandhaltungswerk errichtet, mit dem jede Nacht bis zu 16 ICE gewartet werden können. Mehrere Wärmepumpen, die durch den Strom einer großen Photovoltaikanlage versorgt werden, tragen zur klimafreundlichen Wärme- und Stromversorgung bei.

Über 30 % der Investitionskosten von insgesamt 220 Mio. Euro wendete die DB für den Nachhaltigkeitsaspekt der Anlage auf. Bei diesem Vorhaben wurde primär auf regionale Baustoffe gesetzt, zudem stand die effiziente Nutzung von Erdwärme und Sonnenenergie im Mittelpunkt. Um das Gebäude zu klimatisieren, kommt das vorhandene Grundwasser geothermisch zum Einsatz. Einen Vorteil bietet hier die vorab entdeckte Wasserader, die in den Rhein mündet und die eingesetzten Wärmepumpen versorgt.

Eine besondere Herausforderung bei der Konzeptionierung der Geothermienutzung lag darin, sowohl das Quellenmanagement als auch die Leistungsregulierung bestmöglich aufeinander abzustimmen. Die Temperierung durch Geothermie, gepaart mit einer weitreichenden Betonkernaktivierung, zieht hierbei ihren Vorteil aus thermoaktiven Bauteilsystemen der Firma Uponor.

Das Grundwasser weist eine stetige Temperatur von 12,5 °C auf und ist in der Lage, sämtliche Werksteile zu beheizen, aber auch zu kühlen. Der Hersteller Zent-Frenger Energy Solutions stellt hierfür ein System, bestehend aus einer 4,9-MV-Großwärmepumpen-Verbundanlage mit integrierter Hydraulik und der dazugehörigen MSR-Technik, zur Verfügung.

MSR-Technik sorgt für ausgewogene Verhältnisse innerhalb des ICE-Instandhaltungswerks. Den wichtigsten Baustein der umfangreichen Systemlösung bildet die frei programmierbare Regelungstechnik, welche die komplexen Abläufe der teilweise zeitgleich auftretenden Heiz- und Kühlprozesse optimal steuert und im Verlauf dessen kontinuierlich für hydraulisch ausgeglichene Verhältnisse und ein energieeffizientes Management in der Gesamtanlage sorgt. Sie beruht auf einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), die sämtliche Funktionen der Energiezentralen regelt und selbst darüber entscheidet, welches die gegenwärtig wirtschaftlichste Betriebsart ist.

Die Kernfunktion des Instandhaltungswerk bildet also das Zusammenspiel von Erdwärme und Sonnenenergie. Drei Großwärmepumpen und je fünf Förder- und Schluckbrunnen entziehen dem 12,5 °C warmen Grundwasser die Wärmeenergie und stellen sie dem Gebäude zur Verfügung. Dies gewährleistet einen stetigen Ausgleich der hydraulischen Verhältnisse und vermeidet eine Über- oder Unterversorgung der einzelnen Wärmepumpen.

In der kalten Jahreszeit wird über vier Wärmepumpen das Heizungswasser auf ein Temperaturniveau von maximal 60 °C angehoben. Die geringe Spreizung des Heizsystems von 5 °C stellt die Versorgung der Deckenstahlplatten sicher. Die Wärmenutzung erfolgt durch den Temperaturaustausch über das Grundwasser, wobei das Grundwasser in seiner Formation unverändert bleibt.

Den erforderlichen Strom erzeugt die 2.100 m² große Photovoltaikanlage (300 kW) mit 1.440 Modulen, während die 180 m² Solarthermieanlage (100 kW) die Warmwassererwärmung gewährleistet. Der Solarstrom der Photovoltaikanlage versorgt das gesamte ICE-Werksgelände mit allen Gebäuden und Freiflächen einschließlich der Geothermieanlage mit ihren Wärme- und Förderpumpen. Reicht der selbsterzeugte Solarstrom mal nicht aus, kommt dank des nachhaltiges Prinzips ausnahmslos Ökostrom zum Einsatz. Die installierte Lüftungsanlage nutzt die Rückgewinnung von Wärme, was den Vorteil hat, dass nur wenig der erzeugten Energie nach außen verloren geht.

Durch dieses umfangreiche Konzept der Energieversorgung kann die Deutsche Bahn AG auf dem 22.250 m² großen ICE-Instandhaltungswerk mehr als 1.000 Tonnen CO₂-Emissionen pro Jahr einsparen.