Einsatzbereiche von Wärmepumpen in der Industrie
In der Industrie entsteht in Produktionsprozessen häufig sogenannte Abwärme, die ungenutzt in die Umwelt abgegeben wird oder sogar noch heruntergekühlt werden muss. Gerade in diesen Fällen können Wärmepumpen hervorragend eingesetzt werden, um diese Wärme zurückzugewinnen. Dieses Potenzial wurde von der Industrie lange Zeit nicht erkannt. Aber gerade mit steigenden Energiekosten und der zunehmenden Bedeutung erneuerbarer Energien werden Wärmepumpen auch im industriellen Einsatz immer interessanter. Vornehmlich dienen Wärmepumpen dabei, Abwärme aus Kühlprozessen, Rechenzentren oder auch Kläranlagen zu nutzen, um hieraus Brauchwarmwasser und Raumwärme bereitzustellen.
Hemmnisse industrieller Wärmepumpennutzung
Laut der Studie "Industrielle Großwärmepumpen - Potenziale, Hemmnisse und Best-Practice Beispiele" des Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) der Universität Stuttgart gibt es drei Hemmnisse, die einen weiteren Wärmepumpeneinsatz bisher blockierten. Zum einen sind die Ausgangstemperaturen von maximal 75 °C für industrielle Prozesstemperaturen zu gering. Zum anderen stehen die im Vergleich höheren Investitionskosten und längeren Amortisationszeiten häufig den Renditezielen der Unternehmen entgegen. Darüber hinaus stellte die Uni Stuttgart fest, dass das Wissen über industrielle Großwärmepumpen eher gering ist. Hier könnte die Zusammenarbeit von Wärmepumpen- und Komponentenherstellern bei der Informationsbereitstellung als auch bei der Bündelung von Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zur Standardisierung der Komponenten und Weiterentwicklung der Technik helfen.
Hohes Potenzial für industriellen Wärmepumpeneinsatz
Die Studie des IER macht aber auch deutlich, dass bereits mit der aktuellen Wärmepumpentechnologie vor allem in der Ernährungs- und chemischen Industrie, aber auch in der Kunststoffverarbeitung und Papierindustrie ca. 8,9 % des Energiebedarfs der deutschen Industrie im Jahr 2006 durch Wärme mit einer Temperatur von 70 °C für die Brauchwasserbereitstellung, zur Raumwärme und für Niedertemperatur-Prozesswärme zur Verfügung stellen könnte. Werden Temperaturen um 100 °C hergestellt, so könnten rund 15 % des gesamten Energiebedarfs und 30 % des Nutzwärmebedarfs der deutschen Industrie im Jahr 2006 gedeckt werden.
Hochtemperatur-Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln
Um dieses Potenzial zu erschließen, setzen neuere Wärmepumpenentwicklungen vor Allem auf die Verwendung natürlicher Kältemittel. Sie sind umweltfreundlich und tragen dazu bei, kosten- und energieeffizienter zu heizen als Wärmepumpen mit synthetischen Kältemitteln. Dies kommt gerade den wirtschaftlichen Ansprüchen in Industrieunternehmen entgegen. Neben Ammoniak bieten verschiedene Hersteller wie z. B. die thermea. Energiesysteme GmbH aus Ottendorf-Okrilla Wärmepumpen auch mit Kohlenstoffdioxid an, die so Temperaturen von rund 90 ºC erzeugen können.
