Torontos Deep Lake Water Cooling (DLWC) ist das größte der Welt. So funktioniert das.
Nur noch wenige Minuten vor Spielbeginn des NBA-Finales 2019 schafften die Toronto Raptors einen 16-Fuß-Sprungwurf und zogen mit sechs Punkten Vorsprung in Führung. Kaum eine Menschenseele saß da oder schwieg, als die Fans das Team im Hinblick auf Kanadas erste Basketballmeisterschaft anfeuerten.
Aber auch das ausverkaufte Publikum stellte eine Herausforderung dar. Die National Basketball Association verlangt, dass die Arenen auf eine Temperatur zwischen 65 und 72 Grad Fahrenheit gekühlt werden. Und wenn die 20.144 Besucher der Arena nicht kontrolliert würden, würden sie wahrscheinlich ein schwüles Durcheinander anrichten, das im Hauptquartier der Liga Alarm auslösen würde.
„Die Menschen bringen viel Körperwärme mit“, sagte Kyle Lampey, technischer Leiter der Arena. „Die Kühlung ist wahrscheinlich einer der kritischsten Teile unseres Gebäudes.“
Aber im Gegensatz zu anderen Sportstätten hält die Scotiabank Arena ihre Temperaturen nicht durch Klimaanlagen unter Kontrolle. Toronto ist die Heimat des weltweit größten Tiefseewasserkühlungssystems (DLWC).
Konzeptionell ist die Technologie relativ einfach. Anstatt sich auf energieintensive Kompressoren und Kältemaschinen zu verlassen, um die Wärme von Gebäuden abzuleiten, nutzt DLWC Wasser aus dem nahegelegenen Ontariosee, um die Wärme abzuleiten.
Das System wurde 2004 mit nur einer Handvoll Kunden in der Stadt eingeführt, kühlt aber mittlerweile über 100 Gebäude in der Innenstadt, vom Rathaus und dem Toronto General Hospital bis hin zu Hotels und sogar einer Brauerei.
Enwave, das Unternehmen, das Torontos DLWC besitzt und betreibt, sagt, dass das System bereits jährlich 90.000 Megawattstunden Strom einspart – ungefähr genug, um eine Stadt mit 25.000 Einwohnern mit Strom zu versorgen. Es erfreut sich so großer Beliebtheit, dass die Stadt fast ihre Kapazitätsgrenzen erreicht hat und sich kürzlich für eine Erweiterung entschieden hat.
„Es ist eine große Investition“, sagte Carlyle Coutinho, Präsident von Enwave, über das bevorstehende 100-Millionen-Dollar-Projekt (CAD). Aber er sagte: „Es wäre eine Herausforderung, weiterhin kommerziell zu wachsen, ohne die Grundlast zu erhöhen.“
Der Abkühlungsprozess Torontos beginnt etwa 3,5 Meilen südlich der Stadt und 280 Fuß unter Wasser, in den Tiefen des Ontariosees, wo das Wasser das ganze Jahr über kühl bleibt. Das Wasser wird zunächst durch drei riesige Rohre, die etwa eine halbe Meile voneinander entfernt sind, in die Stadt geleitet. Bei der geplanten Erweiterung soll eine vierte Leitung hinzugefügt werden, um die Kapazität um 60 Prozent zu erhöhen.
Sobald das Seewasser die Stadt erreicht, arbeitet das DLWC-System über eine Reihe von Wasserkreisläufen. Es gibt eine Schleife, die das Seewasser bewegt; eine Schleife, die Wasser innerhalb der Innenstadt bewegt; und Schleifen in jedem Gebäude, das das System bedient. Durch diese Rohre bewegt sich das Wasser mit relativ wenig Energie.
Herkömmliche kommerzielle Wasserkühlsysteme umfassen häufig Türme, die Wasser verdampfen, um Wärme abzuleiten. DLWC vermeidet diese Verdunstung und Enwave schätzt, dass das Toronto-System jährlich etwa 220 Millionen Gallonen Wasser einspart.
Eine weitere Möglichkeit, mit dem Toronto-System Einsparungen zu erzielen, besteht darin, weitgehend passive Wärmetauscher anstelle energieintensiver Klimaanlagen und Kältemaschinen zu verwenden.
Wärmetauscher übertragen Wärme oder Kälte zwischen Wasserkreisläufen und befinden sich dort, wo diese Wasserkreisläufe zusammentreffen – an jedem Kundenstandort und dort, wo die Seewasserleitungen auf die Stadtrohre treffen. Letzterer Wärmetauscher nutzt die Kühle des Seewassers, um Wärme von den Gebäuden in der Innenstadt abzuleiten.
DLWC ermöglicht letztendlich, dass Gebäude weniger Strom verbrauchen. Laut Lampey verbraucht die Scotiabank Arena jährlich rund 3 Millionen Kilowattstunden weniger Strom, als wenn sie mit herkömmlichen Methoden gekühlt würde – eine Reduzierung um etwa 70 Prozent. Obwohl er gelegentlich überschüssige Kühlung durch die elektrisch betriebenen Kältemaschinen von Enwave in Anspruch nehmen muss, sagt er, dass dies selten vorkomme.
Meistens erledigt der See die Aufgabe.
Es ist nicht immer einfach, geeignete Bedingungen für ein DLWC-System zu finden.
Der Standort ist die erste Hürde für die Machbarkeit der Technologie. Ein Großteil der Ostküste der Vereinigten Staaten verfügt beispielsweise über einen flachen, abfallenden Meeresschelf, der es schwierig macht, ein System in den erforderlichen Tiefen zu positionieren. Außerdem muss ein ausreichender Kühlbedarf vorhanden sein, um ein System zu rechtfertigen.
Hinzu kommen die enormen Vorlaufkosten. Das Seewasserkühlsystem der Cornell University – das größte und älteste in den Vereinigten Staaten – kostete 58,5 Millionen US-Dollar. Da die Betriebs- und Wartungskosten so niedrig seien, sagte Todd Cowen, Ingenieur an der Universität, „hat sich die Investition jedoch bereits amortisiert.“
Torontos System kostet (CAD) 170 Millionen US-Dollar, und im Gegensatz zu Cornell brauchte Enwave Kunden. Lou Di Gironimo, General Manager von Toronto Water, sagt, die Frage sei gewesen: „Wäre dies eine nachhaltige Wirtschaftsaktivität?“ Doch die Angst vor dem Scheitern war nur von kurzer Dauer. Beginnend mit nur wenigen Kunden im Jahr 2004 ist der DLWC-Kundenstamm von Enwave seitdem schnell gewachsen.
DLWC kommt nicht ohne potenzielle Fallstricke daher. Alex Horne, ein Umweltingenieur und Seeexperte, weist darauf hin, dass, wenn das wärmere, nährstoffreiche Wasser aus DLWC-Systemen zu nahe an der Seeoberfläche freigesetzt wird, dies zu Problemen wie Algenblüten führen kann, darunter auch potenziell giftige Varianten. Aber Horne, ein emeritierter Professor an der University of California in Berkeley, sagt, die Lösung sei ziemlich einfach: Leiten Sie das Wasser tiefer in einen See und durch Diffusoren in den Rohren ab. „Das ist eine Art gesunder Menschenverstand“, sagte er. „Aber wenn man ein Heizungs-Kühlungs-Ingenieur ist, denkt man nicht darüber nach.“
„Es gibt viel Potenzial für weiteres Wachstum bei der Quellwasserkühlung“, sagte Hermann Kugeler von Makai Ocean Engineering, Inc., einem Unternehmen, das Rohrleitungen für die Systeme entwirft und installiert. Er fügte hinzu, dass es auch Fortschritte bei der Salzwasser-Klimaanlage (SWAC) gegeben habe, die Meerwasser statt Seewasser als Kühlmittel nutzt.
Auch wenn sie sich möglicherweise nicht im gleichen Ausmaß verbreitet haben wie andere Arten klimafreundlicher Technologien, sind DLWC- und SWAC-Systeme mittlerweile an Dutzenden von Standorten auf der ganzen Welt, von Hongkong bis Bahrain, in Betrieb. „Ich denke, das Wichtigste ist, die Leute darüber zu informieren, dass es existiert“, sagte Kugeler. „Die Leute wissen nicht, dass es eine Option ist.“
Toronto hat den Erfolg der Stadt gefeiert – nicht nur in Form von DLWC-Energieeinsparungen und einer geplanten Erweiterung, sondern auch mit seinem Basketballteam. Während das Team Spiel 5 knapp verlor, holte es sich drei Tage später den NBA-Titel 2019 und bescherte Toronto seine erste große Sportmeisterschaft seit mehr als einem Vierteljahrhundert.
Zum Gedenken fertigte Coutinho T-Shirts an, auf deren Vorderseite das Krallenlogo der Raptors mit der Aufschrift „Chillin‘ the Champs“ gespritzt war.
Aaron Steckelberg hat zu diesem Bericht beigetragen.
In einer früheren Version dieses Artikels wurden die Energieeinsparungen des Toronto-Systems falsch angegeben. Es sind 90.000 Megawattstunden, keine Kilowattstunden.
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