WinPro

Die deutsche Industrie war 2020 für 28% des deutschen Endenergieverbrauchs verantwortlich, wobei 72% der Prozesswärme aus fossilen Brennstoffen stammte. Besonders sticht hier die energieintensive chemische Industrie hervor, die gleichzeitig auch große Potentiale für die Dekarbonisierung bietet. Die Notwendigkeit, den Einsatz fossiler Brennstoffe zu reduzieren, stellt die Industrie nicht zuletzt vor erhebliche technologische Herausforderungen. Eine vielversprechende Möglichkeit besteht darin, Wärmepumpen zur Aufwertung vorhandener Abwärmeströme einzusetzen. Das Forschungsprojekt WinPro konzentriert sich auf die Entwicklung von Methoden für den Einsatz von Hochtemperaturwärmepumpen in der chemischen Produktion.

Zielsetzung

In der Vergangenheit standen betriebswirtschaftliche Randbedingungen den Vorteilen weiterer systematischer Maßnahmen zur Wärmeintegration mittels Wärmepumpen entgegen. Es ist jedoch davon auszugehen, dass durch den zukünftigen und unvermeidbaren Anstieg der Kosten für die Bereitstellung von fossiler Wärme und durch verbesserte alternative Technologien die Möglichkeit einer schnellen Substitution besteht.

Um für spezifische Prozesse und individuelle Randbedingungen optimale Lösungen zu finden, muss die gesamte Infrastruktur am Standort betrachtet werden. Fokus der Forschung im Verbund mit der Ruhr-Universität Bochum und der Evonik Operation GmbH liegt auf der Erstellung einer Technologiematrix und Heuristiken, um Entscheidungsträgern und Planern eine leistungsfähige Orientierungsmöglichkeit zu bieten. Dabei werden Erfahrung aus der Untersuchung einer Demoanlage am Campus des Fraunhofer IEG in Bochum genutzt, sowie die realen Verbrauchsdaten aus den Chemieparks der assoziierten Partner.  Anhand der Verbrauchs- und Prozessdaten aus dem Betrieb von Chemieparks werden Heuristiken abgeleitet, die die künftige Integration von Wärmepumpen standardisieren und erleichtern sollen. Um Expertise aus dem Anlagenbau zu integrieren und diese im Hinblick auf Wärmepumpen in der chemischen Industrie zu erweitern, wird intensiv mit dem Industriepartner Atlas Copco Kompressoren und Druckluft GmbH kooperiert. Für detaillierte Betrachtungen werden dynamische Modelle einzelner Wärmepumpenanlagen und ihrer Integration in die Produktionsprozesse aufgestellt, um so optimale Konfigurationen und Betriebsstrategien zu identifizieren.  

Final werden ökologische, ökonomische und technische Bewertungskriterien abgeleitet, um einen schnellen und erfolgreichen Hochlauf der Hochtemperaturwärmepumpen in der chemischen Industrie zu ermöglichen. Ergänzend wird eine Online-Datenbank bereits marktverfügbarer Anlagen implementiert, die es Nutzern erlaubt geeignete Produkte zielsicher zu identifizieren.