Wärmepumpeneinsatz in der Industrie

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1 Wärmepumpeneinsatz in der Industrie thermea. Energiesysteme GmbH Dipl. Ing. (FH) Jan Hübner Übersicht Einführung Projektierung Einsatzbeispiele Energieperspektive Potentiale der Wärmepumpentechnik Anforderungen der Industrie Leistungen der thermea Produkte Projektierungsgrundlagen Lebensmittelindustrie Grundstoffindustrie Gesellschaftsbauten Zusammenfassung 2 1

2 Exajoule Energieperspektive Die derzeitige Politik führt uns auf einen bedrohlichen Pfad fossiler Energienutzung 1500 Fossile Brennstoffe davon Erdöl Kernkraft erneuerbare Energien World Energy Outlook (WEO 2009) der International Energy Agency (IEA) Quelle: Shell-Studie 2002: Globale Aufgaben der zukünftigen Energieversorgung > nachhaltige und sichere Energieversorgung trotz steigendem Bedarf > Reduzierung des Einsatzes fossiler Brennstoffe > Reduzierung der CO 2 -Emmissionen 3 Potentiale der Wärmepumpentechnik 3/4 4/4 1/4 Die Wärmepumpentechnik ist eine Schlüsseltechnologie für die Zukunft > Umwandlung und Speicherung von regenerativem Strom > Einsparung von fossilen Brennstoffen > Minimierung von Energieverlusten durch Wärmerückgewinnung > Minimierung von Emissionen (emissionsfreie Wärmeerzeugung mit 100 % Ökostrom) > Wärmepumpeneinsatz verringert Abhängigkeit vom Energiemarkt 4 2

3 Anforderungen der Industrie Wärmepumpeneinsatzes Hohe Vorlauftemperaturen > derzeit bis 90 C möglich Sehr kurze Amortisationszeiten ( < 3 Jahre) > hohe Betriebsstundenzahl und höchste Effizienz Prozessspezifische Auslegung der Wärmepumpen Hohe Kosten- und Betriebssicherheit > Verringerung der Abhängigkeit von Energiemärkten > Robuste und langlebige Technik mit geringem Wartungsaufwand Ökologischen Unternehmensziele 5 Leistungen der thermea Kontaktaufnahme > Unverbindlicher Einsatzvorschlag Anwendung von Erfahrungswerten Einsatzstudie > Grundlagenermittlung, Machbarkeitsuntersuchungen > Prozessanalyse - Basic-Engineering 1. Berechnung von Kreisprozessen und Wärmeübertragern 2. Berechnung von Trocknungsprozessen 3. Berechnung von Speichervorgängen 4. Wirtschaftlichkeitsberechnung, Sensitivitätsanalysen Planung und Anlagenbau Betrieb und Wartung 6 3

4 Produkte Hochtemperaturwärmepumpen mit dem natürlichen Arbeitsstoff CO 2 Typenbezeichnung HHR CO 2 HHS CO 2 Prinzip Hubkolbenverdichter (Reciprocating Compressor) Schraubenverdichter (Screw Compressor) Heizleistung kw kw Heizwasservorlauftemperatur bis ca. 90 C bis ca. 90 C Wärmequellentemperatur ca C ca C Leistungszahl Heizen max. 6,0 max. 4,5 Wärme-Kälte-Kopplung max. 8,0 max. 7,0 Abmessungen in mm (L / B / H) max x 1200 x x x Einsatzmöglichkeiten Heiz- und Prozesswärme z. B. Warmwassererzeugung, Trocknungsprozesse, Vorwärmprozesse 7 Projektierungsgrundlagen Einsatzspektrum von thermea.-hochtemperaturwärmepumpen CO 2 Aufheizprozesse mit großer Temperaturdifferenz z.b. Umgebungstemperatur < 40 ºC (Kaltwasser, Außenluft) auf bis zu 90 ºC Anwendungsbeispiele: Trinkwassererwärmung, Prozesswassererwärmung, Speisewasser-erwärmung Trocknerlufterwärmung, Zulufterwärmung für Industriehallen Vorwärmprozesse für Stoffströme 8 4

5 Projektierungsgrundlagen Prüfung der Einsatzbedingungen > Verdampfung bei konstanter Temperatur > Gaskühlung mit Temperaturänderung (Abkühlung) 9 Projektierungsgrundlagen Prüfung der Einsatzbedingungen > Temperatur der Wärmequelle > Massenstrom, Medium, evtl. Schwankungen 10 5

6 Projektierungsgrundlagen Prüfung der Einsatzbedingungen > Vor- und Rücklauftemperatur der Wärmesenke > Massenstrom, Medium, evtl. Schwankungen t RL t VL Temperaturhub durch Verdichterarbeit 11 Lebensmittelindustrie - Früchteverarbeitung Gleichzeitige Wärme- und Kälteerzeugung (Wärme-Kälte-Kopplung / WKK) > Solekühlung bis minus 4 Grad C > Warmwasserbereitung 12 6

7 Grundstoffindustrie - Salzgewinnung Abwärmenutzung einer Laugentiefkühlanlage zur Prozesswasserbereitung 13 Chem. Industrie - Warmlufttrockner Effizienz- und Leistungssteigerung der vorhandenen WRG > Absenkung der Eintrittstemperatur in Abluftwärmetauscher erhöht dessen Wärmeleistung > ganzjährige Erwärmung der Trocknerluft auf 90 C 14 7

8 Gesellschaftsbau WKK im Klinikum Kühllast Heizlast ganzjährige Grundlast Wärme-und Kälte Brennstoffbezug Einsparung! Elektrische Antriebsenergie Verschiebung Rückkühlung der Kältemaschinen Einsparung! Trinkwarm -wasserbereitung Wärme-Kälte-Kopplung CO 2 -Hochtemperaturwärmepumpe Klimakälteerzeugung 15 Zusammenfassung Wärmepumpentechnik ist eine Schlüsseltechnologie für eine nachhaltige Energieversorgung > Reduzierung der CO2-Emissionen um ca. 40 % > Emissionsfreie Wärmeerzeugung mit Ökostrom > Wärmeerzeugung OHNE fossile Brennstoffe > Geringe Energiebezugsmenge und WRG stabilisiert den Wärmepreis Vorlauftemperaturen bis 90 C Insbesondere Aufheizprozesse effizient realisierbar thermea bietet Projektierung und Betrieb der Anlagen aus einer Hand kurze Amortisationszeiten 16 8

9 Kontakt thermea. Energiesysteme GmbH Büro Fertigung Poisentalstraße 75 Jakobsdorfer Straße Freital Ottendorf-Okrilla Telefon: Telefax: Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. 9