Das Heizen von Wohngebäuden mit einer Wärmepumpe ist gang und gäbe. In der Industrie sind Wärmepumpen noch nicht so verbreitet. Warum das so ist und wo das Potenzial liegt, das hat die Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs (NTB) nun für die Schweiz untersucht.
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Fallbeispiele aus Schweizer Unternehmen nahmen die Studienverfasser
unter die Lupe. Die meisten dieser untersuchten industriellen
Wärmepumpen sind in der Lebensmittelindustrie im Einsatz, und die
Anwendungspalette ist breit: Wärmepumpen werden in der Schokoladefabrik,
in der Biscuitproduktion, zur Käseherstellung oder in einem
Schlachthaus genutzt.
Ein Thermalbad hat eine Wärmepumpe für die Warmwasseraufbereitung, das Casino in Aarau oder der St. Jakob-Park in Basel
brauchen Wärmepumpen unter anderem für die Erzeugung von Fernwärme zum
Heizen. In mehreren untersuchten Beispielen wird die Wärmepumpe genutzt,
um Wärme aus Kälteanlagen zurückzugewinnen. In einigen Fällen wird
gleichzeitig gekühlt und geheizt mit der Wärmepumpe. Es werden also
beide Anwendungsmöglichkeiten genutzt.
Die
industriellen Wärmpumpen sind zudem durchaus effizient. Der
durchschnittliche Leistungskoeffizient liegt beim Heizen bei rund 4.0.
Das heisst: Die Wärmepumpen liefern viermal mehr Heizenergie als sie an
elektrischer Energie benötigen. Die höchsten Vorlauftemperaturen von
über 90 °C erbringen die Wärmepumpen in einer Käsefabrik, in einer
Flaschenreinigung, und in einem Schlachthof.
Mit Wärmepumpe Papier trocknen
Die
Studienverfasser kommen weiter zum Schluss, dass der Einsatz von
industriellen Wärmepumpen vielfältig ist. Sie kann bei
Trocknungsprozessen (z.B. Holz, Papier, Pellets, Klärschlamm, Stärke,
Ziegel und Tiernahrung) eingesetzt werden. Abwärme und Prozessdampf
lassen sich nutzen für die Sterilisation oder Pasteurisation von
Lebensmitteln (z.B. Milch, Bier, Fruchtsäfte).
Um
das Potenzial noch weiter zu nutzen, sollten Wärmepumpen verstärkt in
industrielle Prozesse integriert werde. Die Fallbeispiele zeigen zudem:
Mit dem Austausch von Gas- und Ölkesseln durch Wärmepumpen kann eine
grosse Menge an fossilen Brennstoffen eingespart und der CO2-Ausstoss um
30 bis 40 Prozent reduziert werden.
Die NTB hat die Studie im Auftrag des Bundesamtes für Energie im Rahmen des IEA HPT Annex 48 Programms zum Thema «Industrielle Wärmepumpen»
durchgeführt. Das Ziel des Programms ist, die bestehenden
Schwierigkeiten und Hemmnisse für die grossflächige Markteinführung von
industriellen Wärmepumpen zu überwinden.
Gründe, warum industrielle Wärmepumpen sich noch nicht breit durchgesetzt haben, gibt es einige:
•
Das Bewusstsein für die technischen Möglichkeiten von industriellen
Wärmepumpen bei PlanerInnen, BeraterInnen, AnwenderInnen und
InvestorInnen ist noch nicht da.
• Das Wissen für die Integration von Wärmepumpen in bestehende Produktionssystem fehlt. Pinch-Analysen helfen dabei.
• Es dauert länger, bis eine Wärmepumpe amortisiert ist als ein fossiles System. Der Gaspreis ist vergleichsweise tief.
•
Wärmepumpen in Industrieanlagen sind keine Massenware. Sie werden auf
die spezifischen Bedürfnisse hin produziert. Das macht die Anschaffung
zurzeit noch teurer.
Die
Fallbeispiele zeigen indes. Wärmepumpen sind eine taugliche Variante zu
fossilen Systemen. Die Beispiele haben zudem ein hohes
Multiplikationspotenzial. Und die Lösungen können auf andere Prozesse
und Branchen mit ähnlichen Heiz- und Kühlsituationen übertragen werden.
Dr. Cordin Arpagaus, NTB und Prof. Stefan Bertsch PhD, NTB
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