Unerwartete Vorteile und Auswirkungen der Erwärmung der Meere - Rettet eine Wärmepumpe das Meer? Verschiebung der Wärmezirkulation im Zeitalter der marinen Hitzewellen

1. Das Meer als "riesiger Puffer"

Durch die globale Erwärmung nimmt das Meer über 90 % der überschüssigen Wärme auf, und die durchschnittliche Wärmeaufnahme von 1971 bis 2016 erreicht 200 TW — das Zehnfache des gesamten Primärenergiebedarfs der Menschheit. Die Erwärmungsrate der oberen 75 m beträgt 0,11 °C pro Jahrzehnt. Die im Meer gespeicherte Wärme führt zu häufigen marinen Hitzewellen (MHW), die schwerwiegende Auswirkungen auf Ökosysteme und Fischerei haben.

2. Nicht nur "schlechte Nachrichten"?

Die deutsche Zeitung WELT (Ausgabe vom 26. Juli 2025) präsentierte in einem Artikel mit dem Titel „Wärmepumpen – Das Meer erwärmt sich – das hat auch eine gute Seite“ die Perspektive, dass das erwärmte Meerwasser zur Beheizung von Städten genutzt werden kann. Meerwasser hat selbst im Winter eine höhere spezifische Wärme als Luft und bleibt stabil bei 2–10 °C. Wenn es als Wärmequelle genutzt wird, ist der COP (Leistungskoeffizient) höher als bei Luftwärmequellen, und es kann geräuscharm in städtischen Gebieten installiert werden. Die Löpsten-Meerwasser-Wärmepumpe in Stockholm (in Betrieb seit 1986) betreibt sechs Einheiten mit insgesamt 180 MW, entnimmt Wasser in 15 m Tiefe und führt es mit 0,5 °C zurück, was seit über 30 Jahren fortgesetzt wird.

3. Neueste Projekte und Technologietrends

• Esbjerg (Dänemark): In Betrieb seit Juni 2025, 70 MW CO₂-Kältemittel-SWHP. Hybrid mit Holzbiomassekesseln und Elektrokesseln zur Beheizung von 25.000 Haushalten.

• Göteborg (Schweden): Das 160 MW-System umfasst eine einzelne HP mit bis zu 50 MW, die selbst bei 3 °C Meerwasser eine Warmwasserversorgung von 80 °C ermöglicht.

• DWS–C zur Nutzung von Tiefseewasser zur Kühlung: In Toronto und Hawaii wird im Sommer 4 °C kaltes Tiefseewasser zur direkten Kühlung von Büros verwendet, wodurch der Stromverbrauch um 90 % reduziert wird.

In den letzten Jahren sind natürliche Kältemittel wie CO₂ und Ammoniak weit verbreitet. Zur Korrosionsbekämpfung von Meerwasser werden Titanwärmetauscher und Rückspülsysteme eingesetzt, und die Wartungskosten durch Salzschäden werden auf 1–2 % der jährlichen Stromerzeugung geschätzt.

4. Stimmen aus den sozialen Medien

• Der Automoderator von Reddit r/climate betont die Bedeutung individueller Maßnahmen, indem er fordert, fossile Brennstoffheizungen durch elektrische Wärmepumpen zu ersetzen.

• Im RealClimate-Forum wird diskutiert, dass die anomale Erwärmung der oberen Meeresschichten ein Warnsignal ist, aber die Technologie der SWHP beschleunigt werden sollte, um die Wärme zu nutzen.

• In technischen Blogs wird nüchtern darauf hingewiesen, dass mehrere hundert GW erforderlich wären, um die Meerwassertemperatur um 0,1 °C zu senken, aber es wird auch positiv bewertet, dass es in begrenzten Regionen zur Minderung von Wärmeinseln in Küstenstädten beitragen könnte.

5. Auswirkungen auf das Ökosystem und Regulierung

Um die Ansaugung von Mikroorganismen und lokale Veränderungen der Salzkonzentration durch Wasserentnahme und -rückführung zu vermeiden, wird in Europa

• ein 5 mm Maschensieb an den Wasserentnahmestellen

• eine Ansauggeschwindigkeit von ≤0,15 m/s

• und eine Temperaturdifferenz von ΔT≤3 K an den Rückführstellen vorgeschrieben.
  In der Demonstrationsphase des Ökomonitorings wurden keine signifikanten Rückgänge der Planktonpopulationen festgestellt, und eine vorsichtige Skalierung wird empfohlen.

6. Wirtschaftliche und politische Perspektiven

Die IEA schätzt, dass die Erhöhung der weltweiten Kapazität von großflächigen Wasserwärmequellen-Wärmepumpen von 1 GW auf 8 GW bis 2030 die CO₂-Emissionen aus städtischer Beheizung um 1,4 Mt pro Jahr reduzieren könnte. Der europäische Green Deal hat die **"Blue Heat"-Subvention** ins Leben gerufen, die 25 % der Installationskosten (durchschnittlich 130 €/kW) übernimmt. Die Rolle als "großflächiger Wärmespeicher" zur Aufnahme von erneuerbarem Strom in Schwachlastzeiten wird ebenfalls betont.

7. Anwendungsmöglichkeiten in Japan

Die Tokyo-Bucht und Osaka-Bucht haben im Winter eine Wassertemperatur von etwa 10 °C, und das Risiko von Vereisung ist in flachen Gewässern gering. Wenn es mit der Nutzung von Abwasserwärme in Küstengebieten kombiniert wird, kann die Umstellung von Gasboilern in Rechenzentren und Wohnanlagen in den Küstenmetropolen erwartet werden. Die Herausforderungen sind ① die Erlaubnis zur Nutzung von Meeresgebieten, ② die Verschmutzung der Wärmetauscher durch trübes Meerwasser und ③ die Synchronisation mit der Ausweitung erneuerbarer Energiequellen. Es gibt erste Bestrebungen, dies in den Hafen-Renewable-Energy-Fonds des Verkehrsministeriums und die GX-League-Demonstration einzubeziehen.

8. Zukünftige Forschungsthemen

1. Integration von Abwärme aus Meerwasser-Wärmepumpen und Entsalzungsanlagen (RO/MEH)

2. Hybrid mit kleinen modularen Reaktoren (SMR) zur Grundlastwärmeversorgung

3. Gleichzeitige Optimierung des Betriebs von marinen Hitzewellen und Wärmebedarf durch KI-Vorhersagen

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