Wie wir alle wissen, muss es die chemische Industrie schaffen, sich zu dekarbonisieren und ihr Geschäftsmodell zu ändern. Angestrebtes Ziel ist die Kreislaufwirtschaft mit 100% Recycling und der Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen. Ein weiterer Punkt ist die Wärmeerzeugung, die für Reaktionen und Aggregatszustandsänderungen benötigt wird. Auch hier muss eine Dekarbonisierung stattfinden. Das ist eine riesige Aufgabe. 2021 wurden wohl 80 TWh Gas verbraucht, die dann als Strom zur Verfügung gestellt werden müssten (oder als Wasserstoff, das halte ich aber in der Menge für unwahrscheinlich, siehe auch Chemieindustrie ohne Erdgas?).
Das bedeutet unter anderem, dass nur noch sehr wenige fossile Energieträger verbrannt werden dürfen. Vor allem für die Wärmeerzeugung ist das ein Problem, wie das ja auch für die privaten Haushalte gilt. Im Wohnbereich ist die Wärmepumpe die bevorzugte Lösung, da diese nur Strom zur Wärmeerzeugung benötigt.
Funktionieren Wärmepumpen zur Wärmeerzeugung in der Industrie?
In der Industrie ist das Problem allerdings etwas schwieriger, da hier deutlich höhere Temperaturen gefordert sind, teilweise sind das über 1000 Grad Celsius. In der chemischen Industrie sind die Temperaturen typischerweise etwas niedriger, zum Beispiel 400-500 °C im Haber-Bosch-Verfahren. Das macht es deutlich schwieriger. Aber auch in der sich wandelnden Landschaft der chemischen Industrie, die einen erheblichen Bedarf an Wärme für verschiedene Prozesse hat, können Wärmepumpen eine Schlüsselrolle bei der Dekarbonisierung spielen.
Davon unabhängig wird es nötig sein, bestehende Prozesse im Zuge steigender CO2– und Energiepreise neu zu bewerten und wenn nötig umzustellen, z. B. auf niedrigere Temperaturen, andere Katalysen etc.
Hohe Effizienz der Wärmeerzeugung
Ein bemerkenswerter Vorteil von Wärmepumpen ist ihre hohe Energieeffizienz, wenn sie richtig eingesetzt und ausgelegt werden. Anders als herkömmliche Methoden der Wärmegewinnung erzeugen sie mehr Wärmeenergie, als sie an elektrischer Energie verbrauchen. Dieser Wirkungsgrad macht sie zu einer attraktiven Option, um den Energieverbrauch zu reduzieren und somit die CO2-Emissionen zu senken.
Abwärmerückgewinnung und Prozessoptimierung
In vielen industriellen Prozessen fällt Abwärme an, die oft ungenutzt verpufft. Wärmepumpen bieten die Möglichkeit, diese Abwärme zu nutzen und auf höhere Temperaturen zu bringen, um sie in den Produktionsprozess zurückzuführen. Dies erhöht nicht nur die Energieeffizienz, sondern reduziert auch den Ressourcenverbrauch.
Was tun bei höheren Temperaturen?
Wärmepumpen sind bis ca. 200 °C effizient, außer es kann Prozessabwärme genutzt werden. Bei benötigten höheren Temperaturen kann auf Elektrodenkessel (bis 500 °C) oder elektrische Öfen zurückgegriffen werden. Das habe ich einem Papier von Agora Energiewende entnommen.
Die chemische Industrie steht vor der Herausforderung, ihre Prozesse zu dekarbonisieren und energieeffizienter zu gestalten. In dieser Hinsicht bieten Wärmepumpen eine vielversprechende Lösung. Durch ihre hohe Effizienz, die Integration erneuerbarer Energien, die Nutzung vielseitiger Wärmequellen und die Möglichkeit der Abwärmerückgewinnung können Wärmepumpen dazu beitragen, die Industrie auf einen klimafreundlichen Pfad zu bringen.
Weitere Informationen zu Wärmepumpen in der chemischen Industrie: https://www.chemietechnik.de/energie-utilities/einsatz-von-waermepumpen-in-der-chemischen-industrie-788.html