Industrielle Wärmepumpen haben Potenzial
NTBDas 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.
25 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
shutterstock«Ich kenne niemanden, der eine Tankstelle im Garten hat» 
Jede zusätzliche Wärmepumpe führt zu mehr Stromimport von Kohlestrom.
Bitte verbreiten Sie keine Fake-News.
Schauen Sie sich bitte zuerst den Strommix der Schweiz an.
Der gelieferte Strom stammt nur in geringen Mengen aus fossilen Energieträgern.
Wärmepumpen sind eine gute Sache, vor allem dann wenn sie mit erneuerbarem Strom betrieben werden.
Wind kann man in der Schweiz vergessen und im Winter, wenn man die Wärmepumpe braucht, liefert Solar grad mal etwa füe 0.5 Volllaststunden pro Tag. Also im Wesentlichen nichts.
Der Schweizer Mix ist für *zusätzlichen* Strom im Winter irrelevant, weil dann die Schweiz schon jetzt zu wenig. Also muss jede zusätzliche Wattsekunde importiert werden. Und das ist im wesentlichen Kohle.
Was ist Ihr Background für solche Aussagen?
Dass im Winter Strom fehlt, können Sie beim Bund nachlesen. Dass in den entscheidenden kalten Monate Frankreich nicht viel liefern kann, weil dort mit Atomstrom geheizt wird, ist bekannt. Dass Feistchland Kernkraft abgebaut hat und damit noch v.a. Kohlekraft als lastfolgefähiger Strom bleibt, ist auch bekannt.
Dass Zusatzstrom importiert werden muss, ist auch klar.
Auf http://www.electricitymap.net kann kan das im Winter in realtime verfolgen.
Die Vollaststunden kann man rechnen aus den totalen Volllaststunden von Solar (10%, siehe Bund) und der Verteilung der Sonnenstunden (zB auf HEV Sonnenscheindauer). Dann genügt ein Dreisatz.
Meine Rechnung bezieht sich auf die Werte von Zürich Fluntern aus der HEV-Liste. 0.5 gelten etwa für Dezember /Januar. Im November/Februar ist es etwa 1 Volllaststunde. Der Tag hat aber 24 Stunden, und der Verbrauch Tag/Nacht variiert nicht stark. (Sieht man auch auf electricitymap)
Die Versorgung der Schweiz mit Strom im Winter (Winterlücke) ist tatsächlich eine noch ungelöste und viel diskutierte Problematik.
Da spaltet sich die Wirtschaft (siehe Abstimmungskampf Energiestrategie 2050)
Die Ansätze sind vielseitig.
+ Mehr Eigenproduktion in der Schweiz, geringere Abhängigkeit von Importstrom
+ Zubau der Leistung im Winter (z.B. winteroptimierte PV-Anlagen)
+ Saisonale Speicher (z.B. Power-to-Gas-Technologien)
+ Wärmekraftkopplung, Kopplung von Strom, Gas und Fernwärme
Haben Sie ein Patentrezept für die künftige Stromversorgung?
Sorry, .org wäre richtig:
https://www.electricitymap.org/map