Heißere Wärmepumpen könnten helfen, industrielle Wärme zu elektrifizieren
Die meiste Energie in der Industrie wird für die Wärmeversorgung verwendet. Die effizienteste Art, Wärme zu dekarbonisieren, ist der Einsatz von Wärmepumpen, die mit Ökostrom betrieben werden. Das wirft die Frage auf: Welche Temperaturen können sie erreichen?
Industrielle Wärme ist ein Hauptverbraucher von fossilen Brennstoffen. Schätzungen zufolge werden etwa zwei Drittel der in industriellen Anwendungen verbrauchten Energie zur Wärmeerzeugung genutzt.
Industrielle Wärmeanwendungen sind vielfältig, und das gilt auch für die Temperaturen - von relativ niedrigen Temperaturen wie dem Trocknen von Lebensmitteln bis hin zu extrem hohen Temperaturen, die zum Schmelzen von Metallen oder zur Herstellung von Zement erforderlich sind.
Die Elektrifizierung der Wärmeerzeugung wird eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung der industriellen Wärme spielen. Doch unterschiedliche Bedürfnisse erfordern unterschiedliche elektrische Heiztechnologien.
Wärmepumpen sind eine besonders effiziente Möglichkeit, Wärme aus Strom zu erzeugen. Sie können etwas erreichen, was wie ein Verstoß gegen die Gesetze der Physik klingt: Sie können mehr Energie bereitstellen als sie verbrauchen.
Natürlich kann keine Technologie die Gesetze der Thermodynamik verletzen. Wärmepumpen erreichen ihre Effizienz, indem sie Energie aus einer Quelle mit niedrigerer Temperatur entnehmen. Im einfachsten Fall kann dies die Außenluft sein. Indem sie einen Wärmeträger komprimieren, erhöhen sie die Energie pro Volumen und damit die Temperatur.
Mit diesem Trick können Wärmepumpen oft Wirkungsgrade von 300% - 500% erreichen, je nach Anwendung auch mehr. Die Effizienz einer Wärmepumpe wird als Leistungszahl (CoP) gemessen, d. h. als die Energiemenge, die eine Wärmepumpe pro eingesetzte Energie liefert. Eine Wärmepumpe, die beispielsweise 4 Kilowattstunden Wärmeenergie pro eine Kilowattstunde Strom liefert, hätte eine Leistungszahl von 4 oder einen Wirkungsgrad von 400 %.
Diese hohen Wirkungsgrade bedeuten, dass Wärmepumpen selbst in einem Stromnetz, das immer noch hauptsächlich mit fossilen Brennstoffen betrieben wird, in der Regel zu einer Verringerung der Emissionen führen.
Wärmepumpen für niedrige Temperaturen unter 100 Grad Celsius (~210 °F) sind eine etablierte Technologie und werden häufig zum Heizen von Häusern eingesetzt. Industrielle Wärmepumpen für Temperaturen bis zu 150 Grad Celsius (~300 °F) sind ebenfalls verfügbar, werden aber noch nicht häufig eingesetzt.
Angesichts des enormen Effizienzvorteils stellt sich die Frage: Können Wärmepumpen wesentlich höhere Temperaturen liefern? Ich habe mit einigen Leuten gesprochen, die das glauben.
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