Anwendungen
PROZESS-WÄRME BIS 150°C DIREKT ERZEUGEN
Aus ungenutzter Abwärme wertvolle Hitze erzeugen
VIELFÄLTIG
- Um fossile Brennstoffe bei der Wärmeerzeugung zu ersetzen
- Wenn in ein- und demselben Prozess Hitze und Kälte erzeugt werden sollen
- Wenn es unterschiedliche Betriebspunkte innerhalb einer Anwendung gibt
- Wenn Abwärme als Quelle zur Verfügung steht
- Um Temperaturen bis 150°C direkt in industriellen Prozessen einzusetzen
- Um Wärme zu verstärken und auf ein höheres Niveau zu bringen
Die Branchen, für die das relevant ist, sind vielfältig, z.B. Papier- und Textilindustrie, Chemikalien, Metallverarbeitung, Speisen- und Getränkehersteller und Nah- und Fernwärmebetreiber. Neben der Heizung und Kühlung von Gebäuden sind insbesondere Prozesse interessant, für die Wärme im Bereich von 100°C-150°C benötigt werden, wie z.B. Destillation, Dampferzeugung, Pasteurisierung, Waschen, Kochen und Trocknen.
Wirtschaftlich
KOSTENVORTEILE
Die Kostenvorteile der Rotationswärmepumpe entstehen im Wesentlichen durch ihre Effizienz, die günstigen Investitionskosten (Anschaffung, Installation) und die niedrigen Betriebskosten. In der Installation können niedrigere Querschnitte in der Verrohrung zwischen der Anlage und der Quelle bzw. Senke verwendet werden. Das Prinzip der Rotation ist deutlich materialschonender und es können überwiegend erprobte Standardindustriebestandteile eingesetzt werden.
WIRKUNGSGRAD
Die hohe Flexibilität des ecop-Verfahrens wird im Wirkungsgrad sichtbar: Bei konkreten Anwendungen schwanken die Temperaturen oft sehr stark um die Auslegungspunkte, so dass starre Systeme hier häufig niedrige Volllaststunden, geringere Leistungen, schlechte COPs und damit auch lange tatsächliche Amortisationszeiten verzeichnen müssen.
ROI von unter zwei Jahren
Industrielle Trocknungs- und Kühlungsprozesse
In vielen Industrien kommen Trocknungsprozesse zum Einsatz (z.B. Ziegelherstellung, Lebensmittelindustrie, Papierindustrie). Dabei kann mit Hilfe der Rotationswärmepumpe die Umgebungsluft genutzt werden, um die Lufttemperatur für industrielle Trocknung zu erhöhen und gleichzeitig Umgebungsluft für einen anderen Prozessschritt abzukühlen. Ebenso gut kann natürlich Abwärme aus anderen Prozessen eingesetzt werden.
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 |
HEISSWASSER
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 |
Nah- und Fernwärme
In der Wärmeerzeugung kann Abwärme aus Verbrennungsprozessen – etwa auf sehr niedrigem Temperaturniveau, wie aus einem Rauchgaskondensator – auf direkt nutzbares Niveau angehoben werden – z.B. zur Anhebung des Fernwärmerücklaufs auf den Fernwärmevorlauf.
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.
Referenz
Anlage in der Bioenergie Bucklige Welt
Von der Bioenergie Bucklige Welt GmbH in Schwarzau (Niederösterreich) wurde im Jahr 2020 eine ROTATION HEAT PUMP vom Typ K7 in Betrieb genommen. Die Bioenergie Bucklige Welt betreibt eine Biomasse-KWK-Anlage. Sie erzeugt 16 Mio. kWh Strom und 33.000 MWh Wärme pro Jahr. Damit werden in der Fernwärme öffentliche und private Gebäude in der Region versorgt (z.B. die Therme Linsberg Asia). Aufgrund der steigenden Nachfrage war eine Kapazitätserweiterung geplant. Da bisher ungenutzte Abwärme zur Verfügung steht, die allerdings deutlich variiert, fiel die Wahl auf die ROTATION HEAT PUMP von ecop.
Umweltfreundliches Arbeitsmittel
Für uns waren die Vorteile dieser völlig neuen Technologie sofort klar, daher haben wir nicht gezögert, als Vorreiter das Produkt einzubauen. Abgesehen von der technischen Faszination gibt es sehr handfeste wirtschaftliche Gründe für ihren Einsatz und natürlich ist für uns auch der Umweltaspekt sehr wichtig.
Integration
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.