Das Prinzip ähnelt einer gewöhnlichen Wärmepumpe, nur im industriellen Maßstab. Rheinwasser mit einer Temperatur von im Jahresmittel rund zehn Grad Celsius gibt seine Wärme über Wärmetauscher an ein Kältemittel ab. In Köln zirkuliert dafür Ammoniak als natürliches Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf, Rheinwasser und Ammoniak kommen nicht in Kontakt. Ammoniak hat den Vorteil, kein Treibhauspotenzial zu besitzen und synthetische F-Gase überflüssig zu machen.
Das Kältemittel nimmt die Wärme auf, verdampft und wird in großen, elektrisch betriebenen Verdichtern komprimiert, wodurch seine Temperatur steigt. Über einen weiteren Wärmetauscher gibt es die Wärme an das Fernwärmewasser ab, das mit mehr als 100 Grad Celsius ins Netz geht. Aus einer Kilowattstunde Strom gewinnt die Anlage im Mittel rund drei Kilowattstunden Nutzwärme. Das Rheinwasser bleibt chemisch unverändert und fließt nur leicht abgekühlt zurück, im Schnitt um etwa 0,4 Grad.
Das Herzstück jedes der drei Module ist ein Getriebekompressor, der für die Verdichtung des Kältemittels sorgt. Diese Kompressoren entstehen bei Everllence im Werk Oberhausen, die zugehörigen Integralgetriebe in Berlin. Hinter dem Anlagenbauer steht ein Unternehmen mit langer Industriegeschichte: Everllence, bis 2025 MAN Energy Solutions, gehört zum VW-Konzern und kann bei Großwärmepumpen etwas vorweisen, das in dieser Liga selten ist, nämlich gebaute Referenzen. Im dänischen Esbjerg versorgt eine Meerwasser-Wärmepumpe des Unternehmens bereits rund 100.000 Menschen mit Fernwärme, im ebenfalls dänischen Aalborg entsteht derzeit eine noch größere Anlage. Für Köln tritt Everllence als Generalunternehmer auf und verantwortet die Wärmepumpe von der Planung bis zur Inbetriebnahme.