Groß- und Hochtemperaturwärmepumpen stellen Prozesswärme bereit oder speisen Fernwärmenetze. (Bild: Johnson Controls)
Die Nachfrage nach Wärmepumpen steigt, denn immer mehr Hausbesitzer stellen ihre fossile Heizung auf Strom um. Mittlerweile entdeckt aber auch die Industrie die Vorteile der Technologie. Vor allem produzierende Unternehmen, die bereits auf eine eigene Photovoltaikanlage installiert haben und einen Teil des benötigten Stroms selbst herstellen können, sind im Vorteil.
Der Trend geht daher klar in eine Richtung: Groß müssen die Wärmepumpen sein, um über eine entsprechend hohe Leistung hohe Temperaturen erzeugen zu können. Mittlerweile sind Megawatt-Anlagen geplant, deren Output im dreistelligen Temperaturbereich liegt. Als Ausgangsmedium kommen unterschiedliche Träger infrage: Abwärme und Meerwasser sind die am häufigsten genutzten.
Die Frage nach der größten derzeitigen Wärmepumpe scheint relativ einfach, ist aber eigentlich ziemlich schwierig, Denn Wärmepumpen arbeiten nicht immer mit maximaler Leistung, zudem bestehen sie häufig aus mehreren miteinander verketteten kleineren Wärmepumpen. Wir stellen die größten Wärmepumpen bzw. Wärmepumpensysteme vor, die bereits in Betrieb sind oder kurz vor ihrer Fertigstellung stehen. Das Ranking erfolgt nach der maximalen Leistung in Megawatt, berücksichtigt Einzel- sowie Gruppenanlagen, erhebt aber keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Es beruht auf eigenen Recherchen.
Hochtemperatur-Großwärmepumpen: Das sind die größten der Welt
Die größten Wärmepumpen sind zu finden bei Energieversorgern, die ihre Fernwärmenetze von "fossil" auf "erneuerbar" umrüsten. Vorreiter sind die skandinavischen Länder, allen voran Schweden und Dänemark. Eine solche zentrale Anlage muss zwar sehr hohe Vorlauftemperaturen erzeugen, ist aber durch die hohe Zahl der Abnehmer entsprechend effizient - effizienter als dezentrale Anlagen in einzelnen Häusern.
„Bei großen Wärmepumpen in Fernheiznetzen ist es eine große Herausforderung, den systembedingten Nachteil der höheren Heiztemperaturen durch höhere Wirkungsgrade der Einzelkomponenten zumindest teilweise zu kompensieren. Große Wärmepumpen bieten hier grundsätzlich mehr Potential zur Umsetzung aufwendigerer Optimierungen als kleine dezentrale Anlagen“, so Dr. Andrej Jentsch von der AGFW (Effizienzverband für Wärme, Kälte und KWK) und Projektleiter des Reallabors GWP . In den vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Reallaboren, wie dem Reallabor Großwärmepumpe (GWP) sind Großwärmepumpen in einer Größenordnung von bis zu 22 MW Wärmeleistung pro Projekt geplant.
Definitionen: Großwärmepumpe und Hochtemperatur-Wärmepumpe
Der Begriff Großwärmepumpe ist in der Branche nicht eindeutig definiert. Für Planer und Installateure im EFH-Bereich sind Leistungen von 50 bis 100kW bereits "groß". Bei gewerblichen Anwendungen können 200 kW als Großwärmepumpen gelten und in industriellen Anwendungen wird eher ab 1 MW von Großwärmepumpen gesprochen.
Bei der Definition einer Hochtemperatur-Wärmepumpe ist es ähnlich: Im Haus- und Wohnungsbau gelten Wärmepumpen, die bis 70 Grad Celsius erreichen als Hochtemperatur-Wärmepumpe. Im industriellen Bereich fängt die HT-Wärmepumpe ab einer Temperatur von 100 Grad Celsius an. Hersteller Ochsner verwendet beispielsweise den Begriff Höchsttemperatur-Wärmepumpe für Anlagen, die bis 130 Grad Celsius erreichen.
Auch größere Anlagen, mit einer Systemleistung durch mehrere Aggregate von bis zu 180 MW Wärmeleistung sind bereits in Skandinavien in Betrieb. In das Fernwärmesystem von Stockholm werden insgesamt schon 420 MW an Wärme aus Großwärmpumpen eingespeist. „Diese Anlagen können allerdings vorrangig als Inspiration und weniger als direkte Vorbilder angesehen werden, da der deutsche regulatorische Rahmen sich wesentlich vom skandinavischen unterscheidet und auch die Fernwärmenetze historisch bedingt anders aufgebaut sind“, erklärt Dr. Andrej Jentsch. Er ergänzt: „Grundsätzlich kann ein Blick nach Skandinavien jedoch helfen, vielversprechende Lösungen zu identifizieren und diese als Grundlage für Weiterentwicklung von Großwärmepumpen in Deutschland zugrunde zu legen“.
Energie-Blog: Aktuelle Informationen zur Strom- und Gasbeschaffung
In unserem Ticker finden Sie alle aktuellen News und Entwicklungen auf dem Energiemarkt, was die Industrie betrifft.
3 Fakten über Großwärmepumpen
1. Wärmeanwendungen bis 200 Grad sind für über drei Viertel des deutschen Erdgasverbrauchs und über ein Viertel der Treibhausgasemissionen verantwortlich. Aktuell dominieren fossile Energien die Wärmeversorgung in industriellen Prozessen, Gebäuden und Wärmenetzen. Für die Erreichung der Klimaziele und zur Senkung des Erdgasverbrauchs ist es daher entscheidend, die Versorgung auf klimaneutrale Lösungen auf Basis erneuerbarer Energien umzustellen.
2. Die gesamte deutsche Wärmenachfrage bis 200 Grad lässt sich technisch vollständig durch Wärmepumpen decken. Großwärmepumpen können hierbei erhebliche Potenziale in Geothermie, Gewässern und Abwärme heben. Bis 2045 können Großwärmepumpen 70 Prozent der Fernwärmeversorgung sicherstellen und somit einen Großteil des Erdgases ersetzen.
3. Großwärmepumpen sind eine bewährte Technologie, die in Deutschland über ein erhebliches Marktpotenzial verfügt. Allerdings waren 2023 erst 60 Megawatt Leistung installiert. Komplexe Planungs- und Genehmigungsverfahren bremsen noch den Markthochlauf. Zudem begünstigen das bestehende Fördersystem über das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) sowie die höhere Abgabenlast auf Strom gegenüber Erdgas bisher gasbasierte Wärmelösungen – diese Fehlanreize gilt es zu beheben.
Quelle: Agora Energiewende
Die Autorin: Dörte Neitzel
Dörte Neitzel ist Wissens- und Infografik-Junkie vom Dienst. Dinge und Zusammenhänge zu erklären ist ihr Ding, daher beschreibt sie sich selbst auch gern als Erklärbärin mit Hang zur Wirtschaft – was einem lange zurückliegenden VWL-Studium geschuldet ist. Nach einigen Stationen im Fachjournalismus lebt sie dieses Faible bevorzugt auf der Webseite der TECHNIK+EINKAUF aus und taucht besonders gern ab in die Themen Rohstoffe und erneuerbare Energien.
Privat ist Südfrankreich für sie zur zweiten Heimat geworden, alternativ ist sie in der heimischen Werkstatt beim Schleifen, Ölen und Malern alter Möbel zu finden oder in südbayerischen Berg-und-See-Gefilden mit Hund im Gepäck unterwegs.
Welche Strategien für die Energiebeschaffung gibt es?
Für die Beschaffung von Energie stehen unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung. Diese erklären wir im Einzelnen hier:
Energiebeschaffung: Erdgas, LNG und Biogas
Erdgas ist für die Industrie nicht nur Rohstoff, sondern auch Energieträger für Prozesswärme, denn Erdgas ermöglicht hohe Temperaturen. Welche Arten von Erdgas gibt es und wie verwenden Unternehmen Erdgas? Ist Biogas eine Alternative? Welche Rolle spielt LNG dabei? Alle Infos über Erdgas für Einkäufer finden Sie hier.
Was bringen Auktionen von Restkontingenten von Erdgas? Ist das eine Möglichkeit, günstig an den begehrten Rohstoff zu kommen? Und wer sind die größten Gas-Lieferanten und -förderunternehmen?
Energiebeschaffung: PV-Anlagen für die Industrie
Strom einkaufen oder selbst erzeugen? Die Frage stellen sich immer mehr Industriebetriebe. Am einfachsten geht das mit einer Photovoltaikanlage auf dem Hallendach.
Was sind die Vorteile und Nachteile einer eigenen PV für produzierende Unternehmen? Welche Hersteller spielen in der Solarbranche eine führende Rolle? Und welche Unternehmen liefern die meisten Solarzellen? Können deutsche Unternehmen überhaupt wieder mithalten?
Außerdem: PV-Module werden immer leistungsfähiger. Welche Solarzellen spielen neben den "klassischen" Siliziumzellen noch eine Rolle? Ein Beispiel für noch eine völlig neue Art sind Perowskit-Solarzellen. Was macht sie aus?
Energiebeschaffung: Mehr Effizienz durch Energiemanagement
Viele Unternehmen haben sich in Sachen Klimaschutz bereits auf den Weg gemacht. Wie sieht ein erfolgreiches Emissionsmanagement aus? Warum gehört ein solides Energiemonitoring dazu? Und welche Rolle spielen die vorgeschriebenen Energie-Audits? Gibt es Alternativen? Und wie ist der Einkauf in das Thema Energieeffizienz eingebunden?
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