Großwärmepumpen als Schlüsseltechnologie für eine klimaneutrale Zukunft
Warum sind Großwärmepumpen eine Schlüsseltechnologie für eine klimaneutrale Zukunft und welche Herausforderungen und Potenziale gibt es bei ihrer Implementierung? Diese Fragen beantwortet Jörn Stiegelmeier, CTO der ENGIE Refrigeration im Interview.
Jörn, warum sind Großwärmepumpen Ihrer Meinung nach eine zukunftsweisende Technologie?
Jörn: Die Bundesregierung hat sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, bis 2045 klimaneutral zu werden. Laut dem Koalitionsvertrag von 2021 sollen bis 2030 50 % der Wärme aus erneuerbaren Energien stammen. Da Raumwärme, Prozesswärme und Warmwasser etwa die Hälfte des gesamten Energieverbrauchs ausmachen, bieten Industriewärmepumpen eine effiziente Lösung, um diese Bereiche nachhaltig zu versorgen. Großwärmepumpen sind daher eine Schlüsseltechnologie, um die Klimaziele zu erreichen und gleichzeitig die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Sie ermöglichen, vorhandene Wärmequellen wie Umweltwärme oder Abwärme aus Industrieprozessen effizient zu nutzen und in nutzbare Wärme umzuwandeln.
Welche spezifischen Herausforderungen siehst Du bei der Implementierung von Wärmepumpen in der Industrie?
Jörn: Eine der größten Herausforderungen bei Wärmepumpen ist die Notwendigkeit einer zusätzlichen Energiequelle neben der elektrischen Leistung. Ohne Umweltwärme, Abwasserwärme oder andere Wärmequellen kann eine Wärmepumpe nicht effizient arbeiten. Es ist entscheidend, geeignete Wärmequellen zu identifizieren und zu nutzen. Zudem müssen die technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen stimmen, um eine erfolgreiche Implementierung zu gewährleisten. Dies umfasst die Integration in bestehende Systeme, die Sicherstellung der Wirtschaftlichkeit und die Berücksichtigung von regulatorischen Anforderungen.
Welche potenziellen Wärmequellen stehen für den Einsatz von Wärmepumpen zur Verfügung?
Jörn: Es gibt eine Vielzahl von Wärmequellen, die für Wärmepumpen genutzt werden können. Dazu gehören Gewässer, Erdwärme, Abwärme aus Industrieprozessen oder aus Rechenzentren und sogar Kläranlagen. Besonders Kläranlagen bieten warmes Abwasser, das als wertvolle Wärmequelle dienen kann. Diese Vielfalt an Wärmequellen ermöglicht es, Wärmepumpen in unterschiedlichen Anwendungen und Branchen einzusetzen und somit einen Beitrag zur Energiewende zu leisten.
In welchen Anwendungsbereichen siehst Du Potenzial für Großwärmepumpen?
Jörn: Wärmepumpen sind äußerst vielseitig einsetzbar. Sie können für Raumwärme, Brauchwasser, Prozesswärme und in Wärmenetzen verwendet werden. Unsere Wärmepumpen und Kältemaschinen decken Temperaturbereiche von -15 bis 120 Grad ab und bieten Leistungen von 50 kW bis 8,5 MW. Deshalb sind sie für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet und können in verschiedenen industriellen Prozessen und in der Gebäudeklimatisierung eingesetzt werden.
Welche Technologien und Kältemittel setzt ENGIE Refrigeration in den Wärmepumpen ein?
Jörn: Wir setzen auf verschiedene Wärmepumpenserien und Kältemittel, um den unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden. Dazu gehören Ammoniak, synthetische Kältemittel und CO2. Die Wahl des Kältemittels hängt von der spezifischen Anwendung und dem benötigten Temperaturbereich ab. Es liegt auf der Hand, dass die unterschiedlichen Anforderungen unserer Kunden und Kundinnen nicht ein Kältemittel allein erfüllen kann. Dennoch gibt es drei signifikante Entscheidungskriterien für die Wahl des richtigen Kältemittels für die jeweilige Anwendung: Sicherheit, Umweltfreundlichkeit sowie Effizienz und Wirtschaftlichkeit.
Wie bewältigt ihr die Herausforderung, hohe Temperaturen mit Wärmepumpen zu erreichen?
Jörn: Das Erreichen hoher Temperaturen mit Wärmepumpen ist durchaus herausfordernd. Oftmals ist es notwendig, eine Kaskade von Wärmepumpen zu verwenden, um von niedrigen auf hohe Temperaturen zu kommen. Dies erfordert eine sorgfältige Planung und Abstimmung der einzelnen Komponenten. Durch den Einsatz mehrstufiger Systeme können wir jedoch auch hohe Temperaturanforderungen erfüllen und somit eine breite Palette von Anwendungen abdecken.
Kannst Du uns einige Beispiele für industrielle Anwendungen von Wärmepumpen nennen?
Jörn: In der Industrie gibt es zahlreiche Anwendungen für Wärmepumpen. Dazu gehören Mälzereien, Käse- und Sojamilchherstellung, Schlachtereien, Schokoladenherstellung, Holztrocknung und Milchpasteurisierung. Jede dieser Anwendungen hat spezifische Temperaturanforderungen, die mit unseren unterschiedlichen Wärmepumpen erfüllt werden können. Dies zeigt die Vielseitigkeit von Wärmepumpen in verschiedenen Applikationen.
Gibt es ein konkretes Beispiel für eine erfolgreiche Anwendung Ihrer Wärmepumpen?
Jörn: In einem Projekt wurden ursprünglich 1.950 kW Kälteleistung für ein Rechenzentrum benötigt. Dafür haben wir eine QUANTUM-Kältemaschine installiert. Während dieses Prozesses entstand Abwärme, die wir noch effizienter nutzen konnten. Um eben diese Abwärme aus dem Kälteprozess optimal zu verwerten, haben wir zusätzlich eine SPECTRUM-Wärmepumpe zur Temperaturanhebung der Abwärme installiert. Die Kältemaschine und die SPECTRUM-Wärmepumpen zusammen erzeugen Abwärme, die das Heiznetzwerk einer nahegelegenen Biogasanlage versorgt. Dadurch wird der Bioprozess noch effektiver und es wird Brennstoff eingespart. Dies verdeutlicht, wie effizient und vielseitig unsere Produkte eingesetzt werden können.
Welche weiteren Projekte kannst Du uns vorstellen?
Jörn: Ein weiteres bemerkenswertes Projekt ist in Baden-Baden. Hier wurde eine thermeco2-Wärmepumpe eingesetzt, um den Heizbedarf eines Hotels und die Klimatisierung und Serverkühlung des SWR zu decken. Die thermeco2-Hochtemperatur-Wärmepumpe wurde übrigens ganz unkompliziert in die bestehende Energiezentrale des SWR integriert. Der Endkunde kann durch dieses Projekt 32 % CO2 und 26 % des fossilen Brennstoffbedarfs einsparen.
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Jörn, vielen Dank für die wertvollen Insights!
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