Forschungsprojekt: Wärmepumpen machen Dampf

Abwärme wird von Industriebetrieben oft nicht genutzt. Mit Wärmepumpen liesse sich die Energiequelle anzapfen, um effizient Prozesswärme zu erzeugen. Der Erfolg dieser nachhaltigen Art der Wärmebereitstellung hängt von verschiedenen Faktoren ab.

Quelle: Aneo Industry

Seit 2024 ist in Trondheim (Norwegen) eine Ammoniak-Wärmepumpe in Betrieb, die in einem Werk für Tierfutter 120-grädigen Dampf mit einer Leistung von 1,6 MW bereitstellt.

Die wachsende Verbreitung der Wärmepumpen in den letzten zwei Jahrzehnten liegt auch darin begründet, dass moderne Neubauten Heiztemperaturen von lediglich 25 bis 35 Grad Celsius benötigen. Wärmepumpen stellen solche Heizwärme mit hoher Effizienz – also geringem Strombedarf – bereit. In den letzten Jahren haben die Wärme-pumpen-Hersteller indes auch Lösungen auf den Markt gebracht, die weit höhere Temperaturen meistern. Eine Reihe von Geräten stellt Dampf im Bereich von 100 bis 165 Grad Celsius bereit, wie er in Industriebetrieben gebraucht wird. Unter Beizug eines Dampfkompressors kann man diese Temperaturen sogar noch überbieten, muss dafür aber zusätzliche Energie aufwenden, was die Effizienz des Gesamtprozesses mindert. Dampferzeugen-de Wärmepumpen arbeiten insbesondere dann effizient, wenn sie kontinuierlich eine vergleichsweise warme Wärmequelle von 50 und mehr Grad nutzen können.
Das ist in vielen Industriebetrieben möglich, wo Abwärme beispielsweise bei der Kühlung entsteht und bislang ungenutzt an die Umwelt abgegeben wird. Ein typisches Beispiel sind Destillations-prozesse etwa in Nahrungsmittel- oder Pharmaunternehmen. Hier braucht man Wärme zum Destillieren und Kälte zum Kondensieren. Die Abwärme aus der Kühlung kann von einer Wärmepumpe zur Dampfproduktion genutzt werden.

Quelle: Schlussbericht IntSGHP

Zur Dampferzeugung muss die Temperatur des Kältemittels mindestens 5 Grad höher liegen als jene des Prozessmediums. Auch sind sie potenziell brennbar, giftig, klimaschädlich oder Ozon emittierend.