Das Forschungs- und Demonstrationsprojekt AQVA-HEAT III zielt darauf ab, die ganzjährige Wärmeversorgung mithilfe der thermischen Nutzung von Oberflächengewässern zu realisieren. In diesem Vorhaben wird das Wasser als Kältemittel eingesetzt, wodurch selbst kleinere Gewässer als nachhaltige Wärmequellen erschlossen werden können. Die Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien (Fraunhofer IEG) übernimmt dabei die Integration und Optimierung einer speziell entwickelten Wärmepumpe in das Gesamtsystem.
Kürzlich wurde ein bedeutender Fortschritt erzielt: Die Werksabnahme der Wärmepumpe fand im November 2025 in Aarhus, Dänemark, statt. Im kommenden Jahr plant das Projektteam, die Wärmepumpe in die gesamte Anlage zu integrieren, wobei die erste Hälfte des Jahres 2026 dafür vorgesehen ist. Im Anschluss wird das Gesamtsystem über einen Zeitraum von einem Jahr getestet, um dessen Effizienz und Funktionalität zu evaluieren. Das Fraunhofer IEG wird in dieser Phase das Monitoring der Wärmepumpe sowie die Analyse der gesamten Systemeffizienz durchführen.
Der Ansatz von AQVA-HEAT III ist darauf ausgerichtet, am Beispiel einer regionalen Versorgungsinfrastruktur in der Oberlausitz eine durchgehende Wärmeversorgung zu gewährleisten. Hierzu wurde ein System entwickelt, das Gewässer als primäre Wärmequelle nutzt. Durch die Direktverdampfung eines Vakuum-Flüssigeis-Erzeugers (VFE) kann die Anlage auch bei Wassertemperaturen von bis zu 0 °C betrieben werden. Dies bietet erhebliche Vorteile, da Wasser ein ungiftiges, nicht brennbares und preiswertes Kältemittel darstellt, das aufgrund seiner hohen Energiedichte auch kleinere Gewässer für die Wärmeversorgung erschließen kann. Nach der Verdampfung im VFE erreicht das System eine konstante Temperatur von mindestens 12 °C. Eine konventionelle zweistufige Wärmepumpe kann diese Temperatur anschließend auf bis zu 90 °C anheben, damit die Wärme in das Fernwärmenetz der Stadtwerke Zittau eingespeist werden kann.
Diese innovative Methode der Wärmegewinnung bietet vielversprechende Möglichkeiten hinsichtlich Planbarkeit, Versorgungssicherheit und der Integration in bestehende Netze. Die Systeme lassen sich von einer Leistung von etwa 100 kW bis in den Megawattbereich skalieren, wobei der Wasserverbrauch und der benötigte Strom vergleichsweise gering sind.
Die Wärmepumpe wurde speziell für die Anforderungen des Projekts AQVA-HEAT II und III konzipiert. Sie zeichnet sich durch eine spezielle zweistufige Auslegung aus, die einen hohen Temperaturhub von 12 °C auf 90 °C ermöglicht, und verwendet ein natürliches Kältemittel, in diesem Fall Ammoniak. Bei der Planung der Wärmepumpe mussten zudem umfassende Sicherheits- und Brandschutzvorgaben berücksichtigt werden, da sie in einer Halle der Stadtwerke Zittau installiert wird.
Ein weiteres zentrales Element des Projekts ist die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft, Kommunen, Versorgungsunternehmen und der Industrie. Im Rahmen der Demonstration werden die ökologischen Auswirkungen der Nutzung von Oberflächengewässern eingehend untersucht. Das Forschungsteam prüft verschiedene Varianten der Wasserentnahme und -rückführung sowohl im simulativen als auch im experimentellen Kontext. AQVA-HEAT III hat sich zum Ziel gesetzt, ein robustes Forschungs- und Entwicklungskonzept zu etablieren, das die Verwendung von Wasser als Kältemittel fördert und die Kooperation zwischen unterschiedlichen Akteuren stärkt. Dies soll dazu beitragen, regionale Kompetenzen in der Oberlausitz langfristig zu verankern.
Das Projekt wird als Verbundvorhaben unter der Leitung der Hochschule Zittau/Görlitz (IPM) in Kooperation mit dem Fraunhofer IEG und dem ILK Dresden durchgeführt. Kommunale Partner sind die Stadtwerke Zittau GmbH, die Stadtwerke Weißwasser GmbH sowie der Landkreis Görlitz. Die Sächsische Aufbaubank (SAB) unterstützt das Vorhaben im Rahmen der Energie- und Klima-Förderrichtlinie des Landes Sachsen mit einem Gesamtbetrag von 3,7 Millionen Euro. Das Projekt begann im März 2024 und ist bis Ende 2027 angesetzt.
Dr. Clemens Schneider, Projektleiter am Fraunhofer IEG, hebt hervor, dass die wesentliche Stärke von AQVA-HEAT III in der integrierten Verbindung von Planung, automatisierter Steuerung und Feldmessung liegt. Dies ermögliche eine robuste und skalierbare Lösung für die Wärmeversorgung aus Wasser. Schneider betont,
