Industrielle Wärmeversorgungssysteme in der Transformation - von "one size fits all" zu individuellen Temperaturbändern on site
Gottfried Witiko Friedrich Wladika
Building Energy Infrastructure | Driving Decarbonisation in Industry
Industrielle Wärmeversorgungssysteme sind in der Regel historisch bedingt gewachsene Systeme. Aufgrund der großen Energiemengen, die am Standort verteilt werden müssen, sind häufig Dampfsysteme anzutreffen. Diese sind, aufgrund der hohen Energiedichte und den geringen Aufwendungen für die hydraulische Einregulierung durchaus praktikabel. Aber sie sind auch mit erheblichen Nachteilen behaftet.
Die Erzeugung von Dampf ist aufwändig. Durch die hohem Temperaturen und unvermeidliche Undichtigkeiten entstehen überproportional hohe Wärmeverluste. Die Wartung des Verteilnetzes ist kleinteilig und aufwändig (Stichworte: Kondensatabscheider, Vakuumisolierung).
Und auch im Hinblick auf die notwendige Dekarbonisierung in der Industrie stellen Dampfsysteme eine wesentliche Hürde dar.
So sind Hochtemperatur-Wärmepumpen durchaus in der Lage, Dampf zu erzeugen - der apparative Aufwand hierfür ist allerdings verhältnismäßig hoch, und aufgrund häufig fehlender Quellenenergie auf einem akzeptablen Temperaturniveau ist ein Betrieb in vielen Fällen (noch) unwirtschaftlich. Ähnlich steht es um direkt elektrisch betriebene Dampfkessel.
Dennoch wird der Dampf, auf welchem Druck-/Temperaturniveau auch immer, in der Regel für einen oder mehrere Prozesse am Standort benötigt. Doch was für diese bestimmten Prozesse gilt, gilt in der Regel nicht für sonstige Wärmebedarfe, insbesondere zur Beheizung von Gebäuden, Lagern und zur Bereitung von Trinkwarmwasser. Diese Bedarfe sind in der Regel auf niedrigeren Temperaturniveaus abdeckbar und benötigen nicht zwingend Dampf.
Die Absenkung der Systemtemperaturen für diesen Anteil der Wärmeenergien am Standort ist ein wesentlicher Hebel für eine Steigerung der Energieeffizienz, insbesondere in zukünftigen Szenarien, in welchen große Teile der Wärmeversorgung elektrifiziert sein werden.
Anteiliger "Umzug" auf Heißwasser-System
Wo immer möglich, ist daher der Wechsel auf ein wasserbasiertes Heizungssystem mit moderaten Systemtemperaturen zur Energieverteilung auf dem Werksgelände eine attraktive Lösung, auch wenn darüber nur ein Teil des Wärmebedarfs gedeckt wird. Warum?
Was spricht gegen den Switch?
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Das Verteilnetz gibt es nicht umsonst. Neben den Investitionskosten an sich, sind sicherlich auch Herausforderungen bei der Umsetzung zu erwarten - Heizungsräume sind zu klein, der Platz für neue Rohrleitungen nicht vorhanden - alles Dinge, die der Ingenieurstugend der kreativen Lösungsfindung bedürfen.
Es bleiben also Fragen:
Dies sind sicherlich Fragen, auf die es keine pauschale Antwort geben wird. Dennoch: Mit den steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz, verbunden mit regulatorisch vorgegebenen oder firmenintern festgelegten Dekarbonisierungszielen wird sich der Trend zu niedrigeren Systemtemperaturen fortsetzen - auch in der Industrie.
Quellen
Absenkung von Systemtemperaturen
Hochtemperaturwärmepumpen