Thermische Systeme müssen langfristig elektrifiziert werden, wenn sie klimaneutral funktionieren sollen.

So weit sind sich Politik, Wirtschaft und Verbraucher in Deutschland nahezu einig. Dass die damit einhergehende Transformation erfolgreich bewältigt werden kann, braucht es tragfähige Lösungen für den Strom: Wärmepumpen benötigen davon eine Menge. Aus diesem Grund rücken zunehmend solche Lösungen ins Blickfeld von Verantwortungsträgern, die die Wärmepumpentechnologie mit dem Kreislaufgedanken kombinieren.

Das Technologieunternehmen Trane Technologies hat unter seiner Marke Trane mit den „Exergy“-Wärmepumpen eine Modellserie auf den Markt gebracht, die Abwärme aus Abwässern oder Kühlanlagen effizient weiterverwendet. Die Technologie will damit einen wertvollen Beitrag zur Dekarbonisierung leisten und gleichzeitig eine rentable Investition für Wirtschaft und kommunale Betreiber bieten.

Handlungsbedarf

Spätestens seit der Debatte um das von Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck unterstützte Gebäudeenergiegesetz (GEG) sind Wärmepumpen bundesweit in aller Munde. Der Gesetzentwurf hat das Elektrifizieren der Heizung als einen der zentralen Hebel auf dem Weg zu einer klimaneutralen Volkswirtschaft in den Fokus gerückt. Während Heizsysteme gegenwärtig noch in erheblichem Maße von fossilen Energieträgern abhängig sind, sollen sie bis spätestens 2045 deutschlandweit von grünem Strom angetrieben werden. Wärmepumpen (WP) werden damit sowohl bei Gebäuden als auch bei Industrieprozessen eine entscheidende Rolle spielen.

Um die Energieversorgungssicherheit und die Rentabilität von nachhaltigen Anlagen zu gewährleisten, sollten WP möglichst ressourcenschonend betrieben werden. Dies gelingt, indem sie in eine ökologische Kreislaufwirtschaft integriert werden, die gebrauchte Energie wiederverwendet und so keine unnötigen Ressourcen verbraucht. Dafür bringt Trane Technologies ein auf dem Design des finnischen Cleantech-Unternehmen Oilon basierendes Wärmepumpenmodell auf den Markt, das nicht nur auf bis zu 120 °C aufgeheizt werden kann, sondern vor allem effizient mit der Rückgewinnung von Wärme arbeitet. Dank ihrer Heizkapazität von mehr als 100 °C können die Wärmepumpen der sogenannten Trane „Exergy P“-Serie Öl- und Gaskessel in Gebäuden, Fernwärmeanwendungen und Industrieprozessen ersetzen.

Die Geräte gewinnen beispielsweise Energie in einem Temperaturbereich von -20 bis +45 °C aus industriellen oder kommunalen Abwässern, aus Industrieprozessen oder der Abwärme von Kühlanlagen. Sie dient anschließend zur Warmwasseraufbereitung sowie als Ersatz für wertvolle Primärenergie, was die „Exergy“-Wärmepumpe attraktiv macht, um die Dekarbonisierung der industriellen Wärmeversorgung voranzutreiben. Ein wichtiges Vorhaben, denn gegenwärtig entfällt mehr als die Hälfte des Wärmeverbrauchs in Europa auf industrielle Prozesse.

Rahmenbedingungen

Hinzu kommt, dass aktuell etwa 66 Prozent der Wärmeenergie aus fossilen Brennstoffen stammen – nur 13 Prozent aus erneuerbaren Energien. Ohne das Umstellen auf eine emissionsarme industrielle Wärmeversorgung kann die Transformation hin zu einer klimaneutralen Industrie und Gesellschaft nicht erfolgreich bewältigt werden. Vor allem Niedertemperatur-Prozesse wie sie in der Lebensmittel- und Getränkebranche vonnöten sind, setzen große Mengen an Wärme frei, die bislang noch zu häufig ausgestoßen und so verschwendet wird.

Die gleiche Industrie ist auf fossile Brennstoffe angewiesen, um ihren Heizbedarf zu decken. Dabei bietet die dauerhafte Notwendigkeit einer Prozesskühlung die Möglichkeit, die Abwärme der Kälteanlagen aufzufangen und in eine Wärmepumpe einzuspeisen. Anstatt den Wärmebedarf durch separat betriebene Heizkessel zu decken, ermöglicht die Wärmepumpentechnologie somit das Weiterverwenden von thermischer Energie aus Kühlanlagen und bedient die gleiche Heizkapazität bei deutlich geringerem Energie- und Ressourcen-Aufwand.

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