Wie China in einer heißeren Zukunft seine Städte kühlt

Während ein weiterer extrem heißer Sommer die Nachfrage nach Klimatisierung in ganz China in die Höhe treibt, stehen die Städte vor einer wachsenden Herausforderung: Wie kann man für Abkühlung sorgen, ohne das Stromnetz immer stärker zu belasten?

Arbeiter bei der Produktion großer Eisblöcke in einer Kälteanlage des Xincheng Cold Storage Co. in Jinhua in der Provinz Zhejiang, 5. Juli 2024. (Foto von VCG)

Anstatt einfach nur noch mehr Klimaanlagen zu installieren, beginnen viele chinesische Städte, die Erzeugung und Bereitstellung von Kühlung neu zu denken. Durch zentrale Kühlnetze, sauberere Energiequellen und intelligente Steuerungssysteme gestalten sie Kühlung neu: Statt einzelner Kühlsysteme für die verschiedenen Gebäude entsteht eine gemeinsame städtische Infrastruktur.

Dieser Wandel ist Ausdruck umfangreicher Bemühungen zur Schaffung grüner und resilienter Städte, um China auf heißere Sommer vorzubereiten und gleichzeitig die selbst gesetzten Klimaziele zu erreichen.

Ein Paradebeispiel hierfür ist eine zentrale Kühlversorgung. Statt jedes Bürohochhaus, jedes Einkaufszentrum und jeden Wohnblock mit einer eigenen Kühlung auszustatten, produziert dabei ein großes Kältewerk kühles Wasser, mit dem es zahlreiche Gebäude über unterirdische Leitungen versorgt. Nachdem das Wasser die Wärme in den Innenräumen aufgenommen hat, fließt es zum Werk zurück, um dort erneut heruntergekühlt zu werden, wodurch ein geschlossener Kreislauf entsteht.

Durch die gemeinsame Nutzung der selben Anlagen innerhalb eines gesamten Stadtviertels reduziert das System Parallelstrukturen, verbessert die Energieeffizienz und schafft wertvollen Platz in den Gebäuden.

Das Entwicklungsgebiet Qianhai Cooperation Zone in der Stadt Shenzhen (Provinz Guangdong) realisiert ein Vorzeigeprojekt für das ganze Land. Nach Angaben von Shenzhen Qianhai Energy kann das dortige Kühlwerk Nr. 5 als bei Inbetriebnahme größtes zentrales Kältewerk Asiens Kühlung für Gebäude mit einer Gesamtfläche von rund 2,75 Millionen Quadratmetern bereitstellen. Nach Fertigstellung aller 10 geplanten Kühlanlagen soll das Werk jährlich 130 Gigawattstunden Strom einsparen und 130.000 Tonnen Kohlendioxidemissionen einsparen.

Das Modell setzt sich mittlerweile auch in anderen Städten durch. In der Nachbarstadt Guangzhou entsteht derzeit ein umfassendes Energieprojekt für das Entwicklungsgebiet Financial City. Den lokalen Behörden zufolge wird das Projekt mit acht zentralen Kälteanlagen, die durch ein intelligentes Verteilnetz miteinander verbunden sind, auf einer Fläche von etwa acht Quadratkilometern eine Kühlleistung von insgesamt über 700 Megawatt bereitstellen.

Beim Aufbau von Systemen zur Kühlung ganzer Städte kommt es jedoch nicht nur auf die Produktion von gekühltem Wasser an, sondern auch darauf, dass die Kühlung effizienter erfolgt und Energie dann genutzt wird, wenn die Stromnachfrage am geringsten ist.

Eine immer beliebtere Lösung dafür ist thermische Speicherung in Form von Eis. Anstatt den gesamten Kühlbedarf des Tages während der heißesten Stunden zu erzeugen, stellen die Werke während schwacher Stromnachfrage über Nacht Eis her. Die so gespeicherte Kälte wird dann während der höchsten Kühlnachfrage abgegeben, was sowohl das Stromnetz entlastet als auch die Energieeffizienz insgesamt verbessert.

Daneben nutzen Städte lokale natürliche Ressourcen. So werden im Verwaltungszentrum von Beijing in mehreren repräsentativen öffentlichen Gebäuden Erdwärmepumpen eingesetzt, die die relativ konstante Temperatur im Erdreich nutzen, um im Sommer zu kühlen und im Winter zu heizen. Andere Projekte nutzen wiederaufbereitetes Wasser oder verbinden Kühlung mit Wärme- und Stromerzeugung, wodurch sich verschiedene Energiequellen je nach den Bedingungen vor Ort gegenseitig ergänzen können.

Da diese Systeme immer größer und stärker vernetzt werden, besteht die Herausforderung nicht mehr nur in der Bereitstellung ausreichender Kühlung, sondern darin, zu entscheiden, wann und wo diese benötigt wird.

Intelligente Systeme zur Energiesteuerung nutzen dafür zunehmend Echtzeitdaten zu Wetter, Stromnachfrage und Auslastung von Gebäuden, um die Erzeugung, Speicherung und Verteilung von Kälteenergie zu koordinieren. Indem sie besonders energieintensive Prozesse auf Zeiten außerhalb der Spitzenlast verlagern und verschiedene Kühlquellen aufeinander abstimmen, ermöglichen diese Systeme den Städten eine bessere Energieeffizienz und eine zuverlässige Stromversorgung auch bei extremer Hitze.

All diese Technologien stehen zusammen für einen grundlegenden Wandel chinesischer Stadtentwicklungskonzepte. Jahrzehntelang war Kühlung gleichbedeutend mit dem Einsatz von immer mehr Klimaanlagen. Heute hingegen wird Kühlung durch zentrale Infrastruktur, Vernetzung unterschiedlicher Energiequellen und intelligente Steuerungssysteme zunehmend in die Strukturen der Städte selbst integriert.

Da extreme Hitze immer häufiger wird, betrachtet China Kühlung nicht mehr nur als Gebäudeausstattung, sondern als unverzichtbaren Bestandteil städtischer Infrastruktur – wie Strom- und Wasser- oder Verkehrsinfrastruktur. Im Ergebnis entsteht eine neue Generation von Städten, die konzipiert sind, kühler zu bleiben und gleichzeitig weniger Energie zu verbrauchen.