Hochtemperatur-Wärmepumpen: Effiziente Prozesswärme für die Industrie
Industriewärmepumpen oder Hochtemperatur-Wärmepumpen sind speziell für industrielle Anwendungen entwickelt, bei denen hohe Prozesswärmeniveaus erforderlich sind, meist im Bereich von 80 bis 200 °C. Sie nutzen Umweltwärme, Abwärme oder geothermische Energie und bieten damit eine energieeffiziente und klimafreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffen. Diese Systeme sind für Branchen und Industrien wie Lebensmittelverarbeitung, Chemie oder Papierherstellung relevant, wo hohe Temperaturen für Prozesse wie Trocknung, Sterilisation oder Heizung benötigt werden. Hochtemperatur-Wärmepumpen tragen zur Reduktion von CO₂-Emissionen bei und unterstützen die Energiewende.
Entwicklung von Industriewärmepumpen und Hochtemperatur-Wärmepumpen - AIT ihr führender Partner
Als führendes Institut für industrielle Wärmepumpen bietet das AIT Austrian Institute of Technology umfassende Dienstleistungen zur Integration von Wärmepumpen in industrielle Prozesse an. Unsere Expertise umfasst die Analyse und Optimierung von Gesamtsystemen, um maßgeschneiderte Lösungen für Ihre spezifischen Anforderungen zu entwickeln.
Unsere Dienstleistungen im Überblick:
- Systemanalyse und -optimierung: Wir identifizieren Prozesse mit Wärme- und/oder Kühlbedarf und prüfen deren Optimierungspotenzial. Dabei berücksichtigen wir die Verfügbarkeit von (Ab-)Wärmequellen und erstellen Lastprofile, um die Effizienz zu maximieren.
- Temperaturhub-Bewertung: Unsere Experten analysieren den erforderlichen Temperaturhub und stellen sicher, dass dieser für den effizienten Betrieb der Wärmepumpe geeignet ist.
- Auslastungs- und Wirtschaftlichkeitsanalyse: Wir bewerten die geplante Auslastung der Wärmepumpe und vergleichen die Betriebskosten mit bestehenden Systemen, um die wirtschaftlichste Lösung zu finden.
- Planung und Implementierung: Unser Team unterstützt Sie bei der Planung und Implementierung der Wärmepumpenlösung, einschließlich der Integration in bestehende Systeme und der Berücksichtigung von Austausch oder Umbau vorhandener Anlagen.
Unsere langjährige experimentelle Erfahrung im Bereich der Industriewärmepumpen und Hochtemperaturspeicher, gepaart mit umfangreichem Wissen in der Modellierung und Simulation ganzer Anlagen und Systeme, ermöglicht es uns, optimale Lösungen für Ihr Projekt zu entwickeln.
Industriewärmepumpen: Anwendungspotenzial und Energieeinsparungen
Aktuelle Entwicklungen ermöglichen es Wärmepumpen, Prozesswärme bis zu 200 °C effizient bereitzustellen. Sie könnten dabei bis zu 222 TWh pro Jahr abdecken, was etwa 11 % des Prozesswärmebedarfs der europäischen Industrie entspricht. Dies würde zu einer jährlichen CO₂-Reduktion von rund 51 Mio. Tonnen führen.
Wärmepumpen die im Temperatur-Bereich bis 200 °C etabliert werden, können sie zusätzlich 508 TWh pro Jahr bereitstellen, was weiteren 26 % des Prozesswärmebedarfs entspricht, und somit weitere 95 Mio. Tonnen CO₂-Emissionen jährlich einsparen.
Insgesamt könnten Wärmepumpen somit bis zu 730 TWh pro Jahr oder 37 % des industriellen Prozesswärmebedarfs decken und eine CO₂-Reduktion von etwa 146 Mio. Tonnen jährlich erzielen.
Branchenspezifische Einsatzmöglichkeiten von Industriewärmepumpen
Durch den Einsatz von Wärmepumpen mit Betriebstemperaturen bis zu 200 °C, ergeben sich bedeutende Energie-Einsparungspotenziale in verschiedenen Industriezweigen:
- Papier- und Zellstoffindustrie: Mit einem Potenzial von 230 TWh pro Jahr.
- Lebensmittel- und Getränkeindustrie: Rund 123 TWh pro Jahr.
- Chemische Industrie: Etwa 119 TWh pro Jahr.
- Nichtmetallische Mineralien: Ungefähr 43 TWh pro Jahr.
- Maschinenbau: Rund 41 TWh pro Jahr.
Industrielle Abwärme & ENERGIEEFFIZIENTE ELEKTRIFIZIERUNG INDUSTRIELLER PROZESSWÄRME
Industriewärmepumpen ermöglichen eine energieeffiziente Elektrifizierung industrieller Prozesswärme durch die Nutzung vorhandener Wärmequellen. Sie wandeln industrielle Abwärme, die sonst verloren ginge, in nutzbare Hochtemperaturwärme um, was die Energiekosten reduziert und die CO₂-Bilanz verbessert. Zudem können sie Wärme aus tiefer Geothermie und Umgebungsluft gewinnen und so unabhängig von fossilen Brennstoffen Heizenergie bereitstellen. Durch diesen elektrischen Betrieb lassen sich industrielle Prozesse dekarbonisieren, was zur Nachhaltigkeit und zur Stabilisierung des Energieverbrauchs beiträgt und gleichzeitig Effizienzpotenziale erschließt.
Heute vorhandene Wärmepumpen decken alle Temperaturbebreiche von 50 bis 200°C und Leistungen von 20 kW bis teilweise über 20 MW ab. Somit sind nahezu alle Anwendungen im entsprechenden Temperaturbereich möglich. Falls gleichzeitig nicht nur ein Wärme-, sondern auch ein Kühlbedarf anfällt, kann dies die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe deutlich erhöhen, da der Wirkungsgrad steigt. Zugleich sinkt der Investitionsbedarf, da keine gesonderten Kühlaggregate mehr nötig sind. Typische Beispiele in der Lebensmittelindustrie sind Molkereien. Sie benötigen neben Eiswasser auch Niedrigtemperaturwärme. Zudem müssen ihre Abwässer vor der Einleitung in Gewässer heruntergekühlt werden.
Power2Heat: Nutzung von Strom aus erneuerbarer Energie für Industriewärmepumpen
Der Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien für Industriewärmepumpen ist ein zentraler Hebel zur nachhaltigen Wärmeversorgung in der Industrie. Diese Kombination ermöglicht es, Prozesswärme klimafreundlich und emissionsarm zu erzeugen. Durch die Nutzung grünen Stroms lässt sich die benötigte Wärme für industrielle Anwendungen wie Trocknungs- oder Heizprozesse erzeugen, ohne fossile Energieträger einzusetzen. Damit wird nicht nur der CO₂-Ausstoß reduziert, sondern auch die Abhängigkeit von schwankenden Rohstoffpreisen verringert, was zur langfristigen Stabilität und Effizienz beiträgt.
