Forschung für unsere Zukunft

Die Energie von morgen heute verstehen.

Diese Website verwendet Cookies, um bestimmte Funktionen zu ermöglichen. Mit der Nutzung unserer Seite erklären Sie sich damit einverstanden.
Weiters gilt für sämtliche, über Formulare auf dieser Website übermittelten Daten unsere Datenschutzerklärung

#848818

ENPRO Erneuerbare Prozesswärme - Integration von Solarthermie und Wärmepumpen in industrielle Prozesse

Ausgangssituation

Die Energie- und Klimapolitik der Europäischen Union sieht vor, dass bis zum Jahr 2030 die Treibhausgasemissionen in der EU um 40 % reduziert, sowie die Energieeffizienz und der Anteil der Erneuerbaren am Endenergieverbrauch um jeweils 27 % erhöht werden. Da rund 30% des Endenergiebedarfs in Österreich auf die Industrie entfallen, kommt der Erhöhung der Energieeffizienz von Industrieprozessen bei gleichzeitiger verstärkter Integration erneuerbarer Technologien große Bedeutung zu. Solarthermie und Wärmepumpen können dazu einen wesentlichen Beitrag leisten und spielen daher sowohl in den europäischen Richtlinien als auch in den nationalen Vorgaben eine wichtige Rolle. 

Solarthermie und Wärmepumpen sind im Gebäudebereich Stand der Technik zur Abdeckung des Warmwasser- bzw. Heizungsbedarfs. Auch Kombi-Systeme aus Solarthermie und Wärmepumpen spielen dabei bereits eine große Rolle. In industriellen Prozessen werden diese Technologien allerdings erst vereinzelt zur Wärmeversorgung eingesetzt, da trotz erheblichen Potentials noch signifikante Hemmschwellen bestehen. Zu diesen zählen relativ hohe Investitionskosten, mangelnde Erfahrung und Skepsis bezüglich der Zuverlässigkeit dieser Technologien, sowie fehlendes Wissen über Integrationsmöglichkeiten und über technologische Weiterentwicklungen von Solarthermieanlagen und Wärmepumpen. Zahlreiche Studien und Projekte haben gezeigt, dass der Prozesswärmebedarf der produzierenden Industriesektoren in einem Temperaturbereich liegt, der sich für die Integration von Solarthermie und/oder Wärmepumpen sehr gut eignet. Dazu zählen etwa die Lebensmittel-, Dämmstoff- und Papierindustrie, die Metallverarbeitung und -bearbeitung sowie und Wäschereien. 

Um diese Umsetzungsbarrieren leichter zu überwinden, werden im Forschungsprojekt „EnPro“ Planungsrichtlinien entwickelt, die umfassende und unterstützende Informationen für Hersteller, Anwender und Planer enthält. Die Planungsrichtlinien setzen sich aus einem Leitfaden und einem Berechnungstool zusammen. Sie beruhen auf Fallstudien, die in zehn österreichischen Unternehmen aus den oben genannten Branchen durchgeführt werden. Die Integrationsmöglichkeiten von Solarthermie und Wärmepumpen, die in den Fallstudien erarbeitet werden, werden technisch und wirtschaftlich bewertet und daraus verallgemeinerte Integrationsschemata entwickelt. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Kombination von Solarthermie und Wärmepumpen, sowie auf effizienten und wirtschaftlich sinnvollen Integrationskonzepten. Dadurch sollen Solarthermie und Wärmepumpen zur Wärmeversorgung von Industrieprozessen gefördert, schneller verbreitet und letztlich der Anteil erneuerbarer Prozesswärme in Österreich erhöht werden.

Projektverlauf

Projektverlauf EnPro3

Ergebnisse

Im Projekt „EnPro“ wurden Planungsrichtlinien für Solarthermie und Wärmepumpen erarbeitet, die  zur weiteren Verbreitung von Wärmepumpen und Solarthermie in der Industrie dienen. Sie richten sich an interessierte, potentielle Anwender, die mehr erneuerbare Prozesswärme in ihren Betrieb bringen möchten, sowie an Planer, Industrieanlagenbauer und Hersteller von Solarthermieanlagen und Wärmepumpen. Die Planungsrichtlinien bestehen aus dem Leitfaden und dem EnPro-Tool, einer MS Excel Anwendung Der Leitfaden gibt eine Anleitung, wie Solarthermie und Wärmepumpen in Industrieprozesse integriert werden können und zeigt, welche Kriterien und Parameter bei der Identifikation und Bewertung von Integrationskonzepten wichtig sind. Das EnPro-Tool, mit dem der individuelle Nutzen der hier vorgestellten Maßnahmen und Konzepte abgeschätzt werden kann, ergänzt den Leitfaden.

Im Leitfaden werden die technischen Grundlagen von Wärmepumpen und Solarthermie behandelt. Es werden die wichtigsten technischen Begriffe vorgestellt, sowie der Stand der Technik, die Einsatzmöglichkeiten und die Grenzen der Technologien. Der erste Schritt hin zur erneuerbaren Prozesswärme ist die Analyse der energetischen Ausgangssituation des Betriebes. Dabei soll geklärt werden, wie Energie bereitgestellt und wofür Energie eingesetzt wird. Aufbauend auf dem Ist-Stand kann der Energieeinsatz auf Prozessebene soweit wie technisch und ökonomisch sinnvoll reduziert werden. Mögliche Ansätze sind die Anpassung von Prozessparametern und die geeignete Auswahl von (energieeffizienten) Prozesstechnologien nach dem Stand der Technik. Der nächste Schritt ist die Evaluierung der Systemoptimierung. Dabei geht es vor allem um die Wärmeintegration. Es werden potentielle Wärmequellen (Prozessabwärme, Anlagenabwärme) mit Wärmesenken über Wärmetauscher verknüpft. Dann kann nun der optimierte Energiebedarf mit erneuerbarer Prozesswärme abgedeckt werden. Es werden hier sechs Integrationskonzepte vorgestellt, die beschreiben, wie Solarthermie, Wärmepumpen und deren Kombinationen in einen Betrieb integriert werden können, um erneuerbare Prozesswärme bereitzustellen. Zur Entscheidungsfindung, welche Technologie und welches Konzept für einen Betrieb besonders gut geeignet sind, dienen ein Kriterienkatalog und ein Entscheidungsbaum, sowie inspirierende Beispiele.

Alle im Leitfaden vorgestellten Arbeitsschritte können mit dem EnPro-Tool durchgeführt werden. Damit kann der individuelle Nutzen dieser Maßnahmen und Konzepte abgeschätzt und nach techno-ökonomischen Kriterien bewertet werden. Der Leitfaden und das EnPro-Tool sind online unter http://bit.ly/EnPro verfügbar.

Steckbrief

Projektnummer
848818
Koordinator
AIT Austrian Institute of Technology GmbH
Projektleitung
Veronika Wilk, veronika.wilk@ait.ac.at
Partner
AIT Austrian Institute of Technology GmbH (ARGE-Leiter)
TU Wien, Institut für Energietechnik und Thermodynamik (IET)
AEE - Institut für Nachhaltige Technologien
Schlagwörter
ENPRO Solarthermie Wärmepumpe industrielle Prozesse
Förderprogramm
Energieforschung (e!MISSION)
Dauer
03.2015 - 08.2017
Budget
323.453 €