Abwärme für die Industrie nutzbar machen

Ein bislang kaum genutztes Potenzial zur Reduktion von Treibhausgasemissionen in der Industrie liegt in der Abwärmenutzung durch Wärmerückgewinnung und Wärmepumpen. Fehlendes Wissen über sinnvolle Anwendungen und optimale Integrationspunkte, fehlende Speicherlösungen für die unterbrechungsfreie Bereitstellung von Wärme über 100 °C, ein hoher Datenerfassungsaufwand sowie Bedenken hinsichtlich der Prozesssicherheit verhindern derzeit eine großflächige Umsetzung der Abwärmenutzung.

Diesem Problem widmet sich das Projekt HeatTransPlan, das Wissenschaftler:innen im SICP – Software Innovation Campus und im KET – Kompetenzzentrum für Nachhaltige Energietechnik der Universität Paderborn durchführen.

„Die Transformation der industriellen Wärmeversorgung kann nur durch eine ganzheitliche Betrachtung gelingen. Kenntnisse über die spezifischen Prozessanforderungen einerseits und Methoden zur Identifikation von Maßnahmen zur Abwärmenutzung andererseits bilden die Grundlage für zielgerichtete Lösungsansätze“, sagt Dr. Florian Schlosser, wissenschaftlicher Leiter des Projekts und Mitglied des Vorstands im Kompetenzzentrum für Nachhaltige Energietechnik an der Universität Paderborn. „Dafür sind interdisziplinäre Teams notwendig, die die Produktionsprozesse verstehen, und darauf aufbauend Wärmepumpen und Speicher maßgeschneidert auslegen können“, so Schlosser weiter.

„Die Dekarbonisierung unserer Prozesswärmeversorgung ist ein strategisches Ziel, das wir konsequent verfolgen. Obwohl wir die Potenziale von Wärmepumpen zur Nutzung von Abwärme erkennen, hat die Gewährleistung unserer Versorgungssicherheit und Produktqualität für uns oberste Priorität“, sagt Henning Hanisch, Senior Process Technology Manager von der Eckes-Granini Group GmbH als assoziierter Projektpartner. „Auf unserem Weg in eine nachhaltigere Zukunft erwarten wir daher vom Projekt HeatTransPlan innovative und robuste Lösungen, die diesen Anforderungen gerecht werden und gleichzeitig auf unsere Umweltziele einzahlen.“ Notwendig ist daher ein ganzheitlicher Ansatz zur Erfassung und Bewertung des Wärme- und Kältebedarfs sowie zur Identifizierung und Priorisierung von Wärmerückgewinnungsmaßnahmen. Darüber hinaus ist die technologische Weiterentwicklung von Wärmepumpen- und Speichermodulen für eine unterbrechungsfreie Versorgung mit Prozesswärme über 100 Grad Celsius erforderlich. Das erste Projektziel zur Erhöhung der Versorgungssicherheit ist die Entwicklung und Erprobung eines Hochtemperatur-Phasenwechselspeichers. „Als Experte im Bereich Thermomanagement freuen wir uns, an diesem wegweisenden Projekt teilhaben zu können. Wir sind der Überzeugung, dass eine gute Zukunft neue, innovative Lösungen erfordert – gerade, wenn es um den verantwortungsvollen Umgang mit Energien geht“, sagt Fabian Schansker, Entwicklungsingenieur bei König Metall.

Zudem soll ein digitales System entwickelt werden, das auf Basis von Energie- und Produktionsdaten mithilfe von maschinellen Lernverfahren den Energiebedarf identifiziert und einen optimalen Wärmenutzungspfad ermittelt.