Charité will „grüner“ werden

Ein neues Reallabor an der Berliner Charité könnte zum Leuchtturm werden. Das Ziel: Die Entwicklung eines kalten Nahwärmenetzes für einen nachhaltigeren Betrieb.

MRT, CT, Server, Datenspeicherung und nun auch noch immer mehr KI in der Medizin – der Energieverbrauch in einer Klinik ist immens. An Europas größtem Universitätsklinikum setzt man bereits auf erneuerbare Energien und hat damit die Energieeffizienz enorm verbessert. Nun aber will die Charité CFM Facility Management GmbH gemeinsam mit der Hochschule für Wirtschaft und Recht (HWR) in Berlin einen Schritt weiter gehen. Entwickelt werden soll ein kaltes Nahwärmenetz. Im Zuge des vom Land Berlin ausgeschriebenen Förderprogramms „Wertschöpfung durch Innovation im Quartier“ soll ein wirtschaftsorientiertes Reallabor entstehen, das in der Praxis erprobt, wie Energie- und Wärmeversorgung mittels kalter Nahwärme klimaverträglich gestaltet werden kann.

Kalt und warm – kein Widerspruch

Hinter der kalten Nahwärme verbirgt sich nach Ansicht beider Parteien eine Schlüsseltechnologie für die Wärmewende. Kalte Nahwärme nutzt die natürliche Wärme der Erde, indem diese in eine temperaturleitende Flüssigkeit in unter der Erde verlegten Rohren weitergeleitet wird. Durch eine Pumpe gelangt die Flüssigkeit aka Wärme dann in die Gebäude und betreibt dort Heizungen und Warmwasser. Da die Temperatur geringer ist als bei klassischen Heizsystemen, hat die Technologien den Beinamen „kalt“ – und, weil sie auch im Sommer zu Kühlung eingesetzt werden kann. Die Pumpen werden mit Solarstrom betrieben, weshalb das System ganz ohne fossile Brennstoffe auskommt – also klimaneutral heizt und kühlt.

Umstellung komplex

Um ein kaltes Nahwärmenetz nutzen zu können, gilt es jedoch im Vorfeld einige technische, organisatorische, regulatorische und auch finanzielle Hürden zu nehmen. Kurz: Die Umstellung ist komplex. Hinzu kommt, dass viele der über das Stadtgebiet verteilten Charité-Gebäude mit ihren insgesamt 45.000 Räumen und einer Fläche von einer Million Quadratmetern unter Denkmalschutz stehen. Dennoch sind sich beide Projektpartner einig, dass sich Aufwand und Investition in das Vorhaben mit dem Titel „Kalte Nahwärmenetzte für Autarkie im Quartier“, kurz KWArtier, lohnen werden.

„Durch die Implementierung solcher Systeme könnte die Charité nicht nur ihre Energiekosten weiter senken, sondern auch einen bedeutenden Beitrag zum Klimaschutz leisten, indem sie ihre CO2-Emissionen weiter reduziert“, sagt Simon Batt-Nauerz, Geschäftsführer der CFM. Die Charité würde in dem kalten Nahwärmenetz die im Sommer durch Kühlung anfallende Abwärme im Erdboden speichern, statt sie an die Umgebungsluft abzugeben. Das reduziert den sogenannten Hitzeinseleffekt in städtischen Quartieren, der dadurch entsteht, dass die vielen versiegelten Flächen Sonnenstrahlung absorbieren und die Umgebung aufheizen. Die gespeicherte Wärme wird im Winter für die Heizung der angeschlossenen Räume genutzt.

Heiße Sommer belasten Patienten

Das für die Abwärmespeicherung geplante Erdsondenfeld – ein Feld mit geothermischen Bohrungen bis 100 Meter Tiefe – ermöglicht außer der Kühlung von Computerserverzentren zum Beispiel auch die passende Temperierung von Patientenzimmern in heißen Sommern. Denn die Auswirkungen des Klimawandels sind auch in Berlin schon heute zu spüren und belasten Patienten wie auch das Personal in den Kliniken. Die Hitzebekämpfung sieht Simon Batt-Nauerz als eine der größten Herausforderungen in der Infrastrukturentwicklung an und hält das angewandte Forschungsprojekt für einen vielversprechenden Lösungsansatz.

Eine Machbarkeitsprüfung der Deckenheizung und -kühlung für Patientenzimmer, die im Zuge des Projektantrags am Charité Campus Virchow-Klinikum durchgeführt wurde, ergab zudem, dass der Deckungsanteil der Heizung bei 96 Prozent und der Kühlung bei 90 Prozent liegen würden. Mit einer Ausweitung des Projektes auf den gesamten Campus könnte die aktuell erreichbare Reduktion von jährlich 110 Tonnen CO2-Emmissionen auf 806 Tonnen pro Jahr gesteigert werden. Die Stadt würde durch notwendige Kühlung nicht weiter aufgeheizt.

Zuschlag steht noch aus

Sollte die HWR Berlin den Zuschlag für das Vorhaben vom Land Berlin bekommen, würde es im April 2025 mit der detaillierten Planung losgehen. KWArtier wäre ein Leuchtturmprojekt mit Strahlkraft weit über Berlins Grenzen hinaus. Bisher fehlen Umsetzungsbeispiele für kalte Nahwärmenetze in Bestandsquartieren, führen die Forschungsprojektleiterinnen Prof. Dr. Andrea Pelzeter und Prof. Dr. Silke Bustamante an.

Die Wissenschaftlerinnen der HWR Berlin wollen gemeinsam mit ihrem Praxispartner vorführen, wie regenerative Wärme- und Kältequellen nutzbar gemacht werden können. Dafür soll ein modulares System getestet werden, das je nach Bedarf in anderen Quartieren angewendet und erweitert werden kann. Außerdem sollen neue Geschäftsmodelle rund um kalte Nahwärmenetze erarbeitet werden – damit geht es in diesem Reallabor zum ersten Mal weit über technische Überlegungen hinaus, wirtschaftliche, regulatorische und soziale Komponenten finden ebenfalls Berücksichtigung.

Reallabor als Blaupause

„Unser Plan ist es, in dem Reallabor an der Charité einen Prototyp zu schaffen, der zeigt, wie ein kaltes Nahwärmesystem schnell, standardisiert und möglichst minimalinvasiv implementiert werden kann – im laufenden Betrieb. Und wenn das in einem so komplexen Gefüge wie einer großen Klinik funktioniert, dann lässt sich das auch auf Büro- und Verwaltungsgebäude, Pflegeheime und Schulen übertragen“, sagt Prof. Dr. Andrea Pelzeter.

Indem Unternehmen, Initiativen oder ganze Stadtteile, die dem Beispiel des Reallabors folgen, die gleichen innovativen Ansätze zur Energieeinsparung und Emissionsminderung aufgreifen, leisten sie einen wertvollen Beitrag zum Klimaschutz in Berlin und seiner Metropolregion. Das könnte sogar bundesweit als Impulsgeber dienen, der den Weg für eine flächendeckende Einführung dieser nachhaltigen Technologie ebnet. „Das Projekt hilft, Vorbehalte gegen die Implementierung kalter Nahwärme zu überwinden und zeigt, wie lokal entwickelte Lösungen und neue Geschäftsmodelle rund um den Klimaschutz das Potenzial haben, weitreichende Wirkung zu entfalten“, sagt Prof. Dr. Andrea Pelzeter.