Die Industrie in der Schweiz benötigt viel Wärme. Rund 50 Prozent davon entfallen auf Prozesswärme, wie sie in den Bereichen Lebensmittelproduktion, Chemie und Pharma nötig ist. Um die Dekarbonisierung des Sektors voranzutreiben, sind industrielle Wärmepumpen, die Temperaturen bis zu 200 Grad erzeugen können, eine vielversprechende Option.
Doch Industriewärmepumpen sind verglichen mit Haushaltswärmepumpen deutlich komplexer. Nicht nur sind viel höhere Temperaturen erforderlich, es braucht auch mehr Flexibilität bezüglich Temperaturspreizungen: «Jedes Unternehmen hat andere Anforderungen ans Heisswasser oder Dampfnetz», sagt Leon Brendel, der am IES Institut für Energiesysteme der OST in Buchs arbeitet.
Skepsis in der Industrie
Um eine solche Flexibilität zu ermöglichen, forscht das IES in einem BRIDGE-Discovery-Projekt zusammen mit einem Team der ETH Zürich (Prof. Bardow, EPSE – Energy and Process Systems Engineering) an Kältemittelgemischen. «Wenn wir die Kältemittel für neue Anlagen jeweils anpassen dürfen, können wir mit nur einem Set von Komponenten viele verschiedene Betriebsbedingungen abdecken», erklärt Brendel.
Bisher wurden die Systeme jeweils auf ein Kältemittel mit registrierter Kältemittelnummer ausgelegt. Entsprechend gross sei die Skepsis gegenüber der Idee gewesen, Kältemittelgemische auf die jeweilige Anwendung anzupassen, sagt Stefan Bertsch, Professor an der OST und Leiter des IES.
Gemische machen Wärmepumpen flexibler
Am Institut für Energiesysteme der OST wurde eine Modellanlage aufgebaut und verschiedenste Mischungen wurden experimentell analysiert – mit grossem Erfolg. «Wir konnten belegen, dass die Gemische die Wärmepumpen flexibler und effizienter machen und sogar die benötigte Anlagengrösse verkleinern können», sagt Brendel.
Die Scheco AG, Hersteller von Wärmepumpen aus Winterthur und Industriepartner im Projekt, haben die Tests überzeugt. Sie wird die Erkenntnisse aus der Forschung in die nächste Generation von Industriewärmepumpen einfliessen lassen. Die Lindt & Sprüngli AG in Kilchberg plant bereits den Bau einer solchen Pilotanlage.
«Die Wärmepumpen-Technologie ist bereit»
«Das Interesse der Industrie ist gross», sagt Bertsch. «Es freut mich sehr, dass so schnell erste Anlagen umgesetzt werden.» Trotzdem wird es noch eine Weile dauern, bis mehr Hersteller den Schritt wagen, eigene Kältemittelgemische anzupassen. «Die Wärmepumpen-Technologie ist bereit. Jetzt geht es darum, in den entsprechenden Unternehmen den Mut und das Know-how zu verbreiten.»