Einsatzmöglichkeiten von Großwärmepumpen (GWP) und Hochtemperatur-Wärmepumpen (HTWP)

Ungenutzte Abwärme kann mit Hilfe einer Wärmepumpe (WP) eingefangen und auf einem höheren Temperaturniveau angeboten werden. WP-Technologien können in offene und geschlossene Systeme klassifiziert werden.

Die am häufigsten verwendete WP-Technologie ist die geschlossene Kompressionswärmepumpe, die auf einem niedrigen Temperaturniveau (Wärmequelle) thermische Energie aufnimmt und sie zusammen mit der Antriebsenergie (Strom) auf einem höheren Temperaturniveau an eine Wärmesenke abgibt. Ebenso elektrisch angetrieben ist die mechanische Brüdenkompression, auch bekannt als MVR-System (Mechanical Vapor-Recompression), die zur mechanischen Dampfrekompression von ND-Dampf dient. Dabei wird Dampf auf einem höheren Druck (offenes MVR-System) oder Wärme auf einer höheren Temperatur (geschlossenes MVR-System) bereitgestellt. Thermisch angetriebene Sorptionswärmepumpen nehmen bei der Wärmeversorgung eine untergeordnete Rolle ein, können jedoch bei bestimmten Bedingungen (Begrenzte Stromkapazitäten, etc.) vorteilhaft sein.

Der Temperaturhub eines WP-Systems (Temperaturdifferenz zwischen Wärmesenke und -quelle) beeinflusst maßgeblich die energetische Effizienz (COP) sowie die Wirtschaftlichkeit der Technologie. 

Bis zu 25% des Prozesswärmebedarfs in der Industrie wird bei unter 200°C benötigt. Bei diesen hohen Temperaturanforderungen für die Heizleistung sind wenige Wärmpepumpen etabliert. Ein großer technologiebezogener F&E-Bedarf liegt im Bereich von Kältemittel, Schmierstoff- und Verdichterwahl, Betriebsflexibilität, Prozessverschaltung- und Aufbau, Optimierung und COP-Steigerung, sowie » scale-up« von Funktionsmodellen.

Das Competence Center »Hochtemperatur-Wärmepumpen« des Fraunhofer IEG entwickelt das Online-Tool »Großwärmepumpen Info«, das eine effiziente Marktanalyse erlaubt und die Planung und Auswahl der richtigen GWP/HTWP ermöglicht. Anwender erhalten u. a. detaillierte Infos zu Anbietern, Temperatur und Leistungsbereich, verwendeten Kältemitteln und  Verdichtern. Die Online-Datenbank wird aktuell auf der Webseite der Landesenergieagentur Hessen (LEA) angeboten.