Wärmepumpen in der Industrie? Ausbaufähig!
Martin Wolf ist als diplomierter Techniker HF Heizung beim St.Galler Gebäudetechnikunternehmen Hälg & Co. AG, das sich mit Gebäudeautomation, Heizung, Lüftung, Klima, Kälte, Sanitär und Service beschäftigt. Er leitet den Bereich Heizung/Kälte.
Martin Wolf, warum gelten Wärmepumpen als besonders klimafreundlich?
Im Vergleich zu Öl- und Gasheizkesseln werden bei Wärmepumpen keine fossilen Brennstoffe verbrannt. Für die benötigte Heizenergie wird maximal ein Drittel dieser Energiemenge in Form von Strom benötigt. Die restliche Energie wird aus der Umwelt bezogen, aus Luft, Erde und Wasser. Je nach Bezugsort des Stroms kann man noch weitere Klimavorteile einbringen, und zwar durch den Zukauf von grünem Strom beim Elektrizitätswerk oder der Eigenproduktion von Strom mittels Photovoltaik.
Obwohl viele Betriebe beste Bedingungen für den Einsatz klimafreundlicher Anlagen bieten, kommen Wärmepumpen in der Industrie nur vereinzelt vor. Woran liegt das?
Wärmepumpenanlagen erfordern höhere Investitionen im Vergleich zu einer Öl- oder Gasheizung, was bei kalkulatorisch kürzeren Amortisationszeiten ein Nachteil ist. Für Industriebetriebe ist dies sehr entscheidend. Des Weiteren erreicht man mit fossilen Brennstoffen problemlos hohe Heiztemperaturen, um Heisswasser oder Dampf zu erzeugen. Diese Temperaturen sind vielfach für die Industrieprozesse notwendig. Heiztemperaturen bis 130 °C sind mit speziellen Wärmepumpen auch möglich, wenn alle Rahmenbedingungen stimmen. Mit Standardmaschinen und dem passenden Kältemittel erreicht man heute Temperaturen von 75 °C, was für Komfort-Anwendungen ausreichend ist. Viele Industriebetriebe kennen oftmals die Möglichkeiten oder den Einsatzbereich der Wärmepumpen nicht genügend. Sie würden sich bei einer professionelleren Beratung eventuell auch für ein klimafreundlicheres System begeistern lassen.
Auf welche Weise ist es möglich, die Effizienz von Wärmepumpen zu steigern?
Je höher die Betriebstemperaturen gewählt werden, welche die Wärmepumpe verdichten muss, umso schlechter ist der Wirkungsgrad. Daher muss bei der Ausführung darauf geachtet werden, dass nicht unnötig hohe Temperaturen gewählt werden. Die grösste Effizienz erzielt man jedoch, wenn während des Betriebs die Verdampferenergie für die Kälte und gleichzeitig die Kondensationsenergie für Wärme genutzt wird. Das heisst, dass die Wärmepumpe zugleich auch als Kältemaschine oder umgekehrt verwendet wird.
Welche Beschaffungskosten verursacht eine Wärmepumpe für die industrielle Nutzung?
Diese können leider nicht so einfach festgelegt werden, da sie von vielen Faktoren abhängig sind. Dazu zählen die jeweilige Energiequelle, Grösse, hydraulische Einbindung und spezielle technische Anforderungen.
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Wie lange ist ihre Lebensdauer?
Die hängt ist von den Betriebsstunden und der Anzahl der Einschaltungen ab. Wenn alles passt, kann man mit einer Lebenserwartung von mindestens 15 Jahren rechnen.
Was bedeuten steigende Strompreise für die Wirtschaftlichkeit dieser Geräte?
Das wirkt sich ungünstig auf die Wirtschaftlichkeit aus, wobei man nicht vergessen darf, dass auch die Preise für fossile Brennstoffe ansteigen. Demzufolge ist eine Wärmepumpe über die Amortisationszeit immer noch konkurrenzfähig.
Eine EU-Verordnung drängt potenziell besonders klimaschädliche Kältemittel aus dem Markt. Sind auch Wärmepumpen davon betroffen?
Das ist zutreffend. Der Kreislauf ist ja gleich wie bei Kältemaschinen. Bei Wärmepumpen wird zu Heizzwecken die Kondensationsenergie, also die Wärme, genutzt und bei Kältemaschinen hingegen die Verdampfungsenergie, die zur Kühlung und Klimatisierung dient. Deshalb wird mit Nachdruck an der Entwicklung umweltfreundlicher Kältemittel gearbeitet.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
So wie ein Kühlschrank seinem Innenraum Wärme entzieht und nach aussen leitet, holt sich eine Wärmepumpe Wärme aus der Umgebung des Hauses und gibt sie ins Innere ab. Es gibt Sole/Wasser-, Wasser/Wasser- und Luft/Wasser-Wärmepumpen. Allerdings ist die Temperatur draussen viel zu tief, um damit heizen zu können. Deshalb bringt die Wärmepumpe sie mithilfe eines Kältemittels und eines Kompressors auf das gewünschte Niveau. Dafür ist Strom nötig, der aber sehr effizient eingesetzt wird – mit einer Kilowattstunde Strom erzeugen die Heizungen in der Regel drei bis knapp fünf Kilowattstunden Wärme. Bei Wohngebäuden sind diese Anlagen in der Schweiz mittlerweile weit verbreitet: Nach Angaben des Bundesamtes für Energie wird heute etwa jedes fünfte Haus damit beheizt. Bei Neubauten liegt der Anteil sogar bei rund 90 Prozent.
Strom und Wärme aus einem Gerät
Wärmekraft-Kopplung (WKK) nennt man die Technologie, bei der ein und dasselbe Gerät neben Strom auch Wärme liefert. Diese Kombination wird durch Blockheizkraftwerke (BHKW) möglich. Mit einem Verbrennungsmotor für Öl, Erdgas oder Biogas ausgerüstet, erzeugen sie Elektrizität. Gleichzeitig wird die entstehende Abwärme über Wärmetauscher und Regelungen dazu genutzt, die ganze Immobilie zu beheizen und Brauchwasser aufzubereiten. Dass Strom und Wärme gleichzeitig produziert werden, beurteilt Martin Wolf als grössten Vorteil der BHKW-Technologie. Aus wirtschaftlicher Sicht sei zu beachten, dass beide Produkte genutzt und lange Laufzeiten (Bandlast) gewährleistet sind.
Text: Thomas Veser
Bild: 123rf, zVg
