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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.
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