Anwendungsfelder
Es gibt eine große Zahl an Anwendungsmöglichkeiten für Wärmeerzeugung. Wirtschaftlich besonders sinnvoll ist sie dort eingesetzt, wo Abwärme als Wärmequelle keine zusätzlichen laufenden Kosten verursacht. Ihre besonderen Stärken spielt sie dort aus, wo hohe Temperaturen gebraucht werden, um sie direkt zu nutzen.
Besondere Vorteile bietet die Rotationswärmepumpe, wenn Quelle und Senke nicht konstant sind. Auch die Kombination von zwei Rotationswärmepumpen, um einen Temperaturhub von bis zu 120°C zu erreichen, ist eine einzigartige Anwendung.
Die Wärme kann für den Eigenbedarf verwendet werden oder gegebenenfalls auch in ein bestehendes Fernwärmenetz eingespeistwerden.
Die Rotationswärmepumpe kann bei standardisierter Bauweise an spezifische Anforderungen und auch jederzeit für neue Temperaturbereiche angepasst werden. Sie kann bei bestehenden Anlagen und Prozessen ergänzt, in neue Produktionsanlagen integriert werden und auch bestehende konventionelle Systeme zur Prozesswärmeerzeugung ersetzen.
Einsatzmöglichkeiten finden sich beispielsweise in folgenden Industrien: Papierbranche (Grafische Papiere, Hygiene-Papiere, Verpackungen, Technische Papiererzeugungen...), Lebensmittelbranche (Molkereien, Zuckerherstellung, Brennereien, Brauereien, Tiefkühlkostherstellung...), Chemiebranche (Organische Grundstoffe, Düngemittel, Petrochemie, sonstige chemische Erzeugnisse), Textilindustrie, Trocknungsprozesse (Holz, Ziegel, etc.), Kunststoffe, Automobilindustrie, Metallindustrie.
Folgende exemplarischen Rahmenbedingungen geben einen Eindruck von den verschiedenen Einsatzmöglichkeiten, wobei natürlich auch alle Wert dazwischen möglich sind. Es handelt sich um Richtwerte, die in der Praxis erreicht werden. Die exakten Daten hängen von der konkreten Anwendung ab.
| Senke in (°C) | 95 | 115 | 60 | 65 | 120 | 90 | 70 |
| Senke aus (°C) | 120 | 140 | 90 | 85 | 140 | 105 | 95 |
| Quelle in (°C) | 80 | 100 | 70 | 60 | 110 | 80 | 65 |
| Quelle aus (°C) | 60 | 80 | 45 | 45 | 95 | 70 | 45 |
| COP | 5,15 | 5,14 | 7,95 | 6,51 | 5,33 | 4,99 | 6,17 |
Die Voraussetzungen für die Integration sind gering und die Installationskosten üblicherweise niedriger als bei konventionellen Wärmepumpen.
Nah- und Fernwärme
Dabei gestaltet sich die Einbindung typischerweise relativ einfach, da es bereits einen Wasserkreislauf gibt, der entweder direkt genutzt oder über Wärmetauscher eingebunden wird.
Für eine derartige Anwendung kann von einem bis zu 100% höheren COP im Vergleich mit konventionellen Wärmepumpen ausgegangen werden.
Beispielhafte Kennzahlen für Fernwärmeeinsatz
| Senke ein(°C) (Fernwärmerücklauf) | 60 |
| Senke aus (°C) (Fernwärmevorlauf) | 100 |
| Quelle ein (°C) (Luft aus Rauchgaskondensator) | 60 |
| Quelle aus (°C) (Abluft) | 30 |
| COP | 5,44 |
Industrielle Trocknungs- und Kühlungsprozesse
Oft benötigt Trocknung im Laufe des Prozesses unterschiedliche Temperaturen. Die RHP kann diese elektronisch gesteuert kontinuierlich anpassen.
Beispielhafte Kennzahlen für industrielle Trocknungsprozesse
| Senke ein (°C) (Umgebungsluft) | 10-35 |
| Senke aus (°C) (Luft für Trocknungsprozess) | 40-60 |
| Quelle ein (°C) (Umgebungsluft) | 10-35 |
| Quelle aus (°C) (Luft zur Kühlung im Prozess) | 0-5 |
| COP (abhängig von den genauen Temperatur-Kombinationen) |
3,50-7,00 |
Hochtemperaturanwendung
Eine besonders günstige Anwendung liegt vor, wenn in einem Prozess Heißwasser für den Produktionsprozess benötigt wird (z.B. in der Chemischen Industrie). In diesem Fall kann Kühlwasser als Quelle dienen und das Heißwasser für den Produktionsprozess bereitgestellt werden. Dabei handelt es sich um eine sehr effiziente Anwendung in einem Temperaturbereich, der von konventionellen Wärmepumpen nicht erreicht werden kann.
Anstatt Wärme und Kälte gesondert zu erzeugen, kann auch eine Rotationswärmepumpe verwendet werden.
Beispielhafte Kennzahlen für Hochtemperaturanwendung
| Senke ein (°C) (Heißwasser aus der Produktion – Rücklauf) | 90 |
| Senke aus (°C) (Heißwasser für die Produktion – Vorlauf) | 120 |
| Quelle ein (°C) (Kühlwasser – Rücklauf) | 80 |
| Quelle aus (°C) (Kühlwasser – Vorlauf) | 55 |
| COP | 5,33 |
Wirtschaftlichkeit
Vergleich der Gesamtkosten in den ersten 10 Jahren – die genauen Zahlen und die Steigung der Geraden hängen von der konkreten Anwendung ab. Die Gesamtkosten meinen alle Kosten eines Projektes zur Errichtung und Einbindung, also Kosten der Anlage, Installation, Planung, Bauingenieurskosten, Speicherung, Regelung.
Selbst bei den aktuell niedrigen Strom- und Gaspreisen liegt die Amortisationsdauer der ROTATION HEAT PUMP unter 3 Jahren. Zwar sind die reinen Anlagekosten höher als bei den verglichenen Systemen, aber bereits bei Berücksichtigung der geringeren Installationskosten ist die Gesamtanschaffung billiger als konventionelle Wärmepumpen. Ein Gasbrenner ist in der Anschaffung natürlich deutlich billiger, besitzt aber signifikant höhere Betriebskosten und wird auch nicht gefördert, so dass die Gesamtkosten bereits nach 3 Jahren höher sind als mit der ROTATION HEAT PUMP. In der Folge wird der Vorteil der ROTATION HEAT PUMP von Jahr zu Jahr größer. Konventionelle Wärmepumpen sind von Anfang an teurer und benötigen auch deutlich länger, um sich gegenüber einem Gasbrenner zu amortisieren.Auch sie verlieren mit fortschreitender Dauer aufgrund des niedrigeren COPs gegenüber der Rotationswärmepumpe von ecop.
Referenzprojekt
Integration
Für die Integration wurden rund 20 Varianten berechnet und die effizienteste ausgewählt. Die Wärmepumpe nutzt als Quelle die Wärme aus dem Kondensator der Dampfturbine und hebt die Rücklauftemperatur des Fernwärmenetzes an. Dadurch muss weniger Energie zugeführt werden, um die erforderliche Vorlauftemperatur zu erzielen. Der Dampf wurde bisher mit Ventilatoren gekühlt und die Wärme an die Umgebung abgegeben.
Flexibilität
Die Flexibilität der ROTATION HEAT PUMP kommt voll zur Geltung, weil die Temperaturen zwischen Winter- und Sommer deutlich schwanken (Quelle Winter: 42° Celsius, Quelle Sommer: 60°).
Konventionelle Wärmepumpen können nur für einen Betriebspunkt optimiert werden, die RHP bleibt als Anlage unverändert und kann diese unterschiedlichen Zustände (und alle dazwischen) effizient verarbeiten.
Mit ein und derselben Anlage werden im Sommer- und Winterbetrieb unterschiedliche Zustände gefahren – auch alle Bereiche dazwischen sind möglich. Die Anpassung erfolgt über die Rotationsgeschwindigkeit der Wärmepumpe.
