Ziel der Entwicklung

Die Verknappung und Verteuerung fossiler Energieträger muss zwangsläufig zu einer stärkeren Nutzung von erneuerbaren Energien und zur verbesserten Ausnutzung von bisher nicht genutzter hochtemperierter Abwärme- Energie führen. Des Weiteren sind als Ziele einer weltweiten Klimapolitik die Reduzierung des Energiebedarfs und des Ausstoßes an klimaschädlichen Treibhausgasen vorgegeben.
Der deutsche Endenergiebedarf 2012 belief sich auf 8.998 PJ, wovon 1.909 PJ zur Deckung des erforderlichen industriellen Wärmebedarfs nötig waren. Als Potenzial für Hochtemperaturwärmepumpen (Nutztempertaturen 80 °C bis 140°C) sind 327 PJ, was zirka 17% des industriellen Endenergiebedarfs zur Erzeugung von Wärme entspricht, abgeschätzt. Dieser industrielle Bedarfswert ist etwa konstant und wird sich im Gegensatz zum Bedarf an Raumheizungswärme nicht vermindern.

Vorteile und Lösungen

Deutschland befindet sich im Prozess der Energiewende weg von fossilen, hin zu erneuerbaren Energieträgern. Die Mitgliedsstaaten der europäischen Union (EU) haben sich darauf geeinigt, die Emissionen von Treibhausgasen bis zum Jahr 2030 um 40 Prozent zu senken und die Energieeffizienz im selben Zeitraum um 27 Prozent zu steigern.
Damit diese Ziele erreichbar sind, werden im Bereich der Strom- und Wärmebereitstellung Technologien benötigt, die eine nachhaltige Energieversorgung von Industrie und Haushalten aus erneuerbaren Energiequellen gewährleisten und die gegebenen rechtlichen Rahmenbedingungen erfüllen. Eine solche Technologie ist die Wärmepumpe. Um diese Technologie künftig verstärkt anwenden zu können wurde in diesem Forschungsprojekt gezeigt, dass sich Nutztemperaturen im Bereich von 80 bis 120°C und darüber mittels Hochtemperaturwärmepumpen erzielen lassen.

Zielgruppe und Zielmarkt

Die Projektergebnisse sind durch direkten Technologie- und Wissenstransfer zur Überführung in eine auf den industriellen Anwendungsfall abgestimmte HT-Wärmepumpenentwicklung übertragbar. Als Verwerter werden vorrangig etablierte Wärmepumpenhersteller gesehen, deren Zielmarkt die Entwicklung von industriellen Anwendungslösungen ist. Für die Umsetzung der Musterlösung in eine technische Produktentwicklung sind wesentliche Entwicklungsschritte erbracht. Bis zur fertigen Marktlösung sind jedoch noch diverse technologische Problemstellungen zu lösen. Insbesondere wird bei der Skalierung zu größeren Heizleistungen die Gestaltung des Wärmemanagements des Verdichters eine Rolle spielen. Zudem bietet sich Optimierungspotenzial für die in den konkreten technischen Lösungen verwendeten Komponenten.
Dem ILK Dresden bietet sich durch die erzielten Projektergebnisse eine Bandbreite von komplexen neuen Entwicklungsaufgaben im Bereich der Auslegung und Optimierung von solchen Wärmepumpen. Die Anwendung dieses Know-hows ist nicht nur auf dieses Produkt beschränkt, sondern wird die Nachfrage nach Testmöglichkeiten solcher Wärmepumpen implizieren. Auf diesem Gebiet hat das ILK mit dem nach EN 17025 akkreditierten Prüflabor besondere Kompetenz.