Prozesswärme als Schlüssel zur industriellen Dekarbonisierung
Einordnung: Industrielle Prozesswärme macht fast 70 % des gesamten Energieverbrauchs der deutschen Industrie aus. Mehr als 70 % dieser Wärme werden nach wie vor aus fossilen Brennstoffen erzeugt. Großwärmepumpen können Temperaturniveaus bis 150 °C abdecken und damit einen relevanten Teil des industriellen Wärmebedarfs adressieren.
Die Elektrifizierung industrieller Wärmeprozesse gilt als einer der wirksamsten Hebel zur Reduzierung industrieller CO₂-Emissionen. Noch immer werden mehr als 70 Prozent der industriellen Prozesswärme weltweit aus fossilen Brennstoffen erzeugt. [1] Industrielle Großwärmepumpen können Umwelt- und Abwärme auf Temperaturniveaus von bis zu 150 °C anheben und damit einen wachsenden Anteil des Wärmebedarfs in der Chemie-, Papier- und Lebensmittelindustrie adressieren. [1]
Der Nürnberger Antriebsspezialist Innomotics - 2023 aus der Siemens-Motorensparte hervorgegangen und inzwischen unter dem US-Investor KPS Capital Partners eigenständig - positioniert sich gezielt als Technologielieferant für dieses Segment. [3] Das Unternehmen bietet Nieder- und Hochspannungsmotoren sowie Mittelspannungsumrichter für Wärmepumpenkompressoren an und verweist auf Anlagenverfügbarkeiten von bis zu 99,9 Prozent sowie Betriebszeiten von bis zu fünf Jahren ohne geplante Stillstände. [1]
BASF Ludwigshafen: Referenzprojekt mit Signalwirkung
Das derzeit ambitionierteste Vorhaben ist die Großwärmepumpe am BASF-Stammwerk in Ludwigshafen. Die Anlage wird eine thermische Leistung von knapp 50 Megawatt erreichen und jährlich bis zu 500.000 Tonnen CO₂-freien Dampf erzeugen. [2] Innomotics liefert dafür 11 wassergekühlte Hochspannungsmotoren sowie Mittelspannungsumrichter an den Kompressorhersteller Piller Blowers & Compressors. [1]
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Projekt; die Inbetriebnahme ist für Mitte 2027 vorgesehen. [2] Für BASF ist die Wärmepumpe ein zentraler Baustein auf dem Weg zur Klimaneutralität am Standort Ludwigshafen bis 2050. Der eingesetzte Strom soll perspektivisch aus erneuerbaren Quellen stammen, wodurch die Dampferzeugung nahezu emissionsfrei würde. [4]
Weitere Referenzprojekte in Europa
Neben Ludwigshafen dokumentieren mehrere laufende Projekte die technische Reife der Technologie:
| Projekt | Standort | Therm. Leistung | CO₂-Einsparung / Leistung | Versorgungsreichweite |
|---|---|---|---|---|
| BASF Großwärmepumpe | Ludwigshafen, DE | ~50 MW | 500.000 t Dampf/Jahr | Industrielle Prozesswärme (Chemie) |
| Eneco Aquathermie | Utrecht, NL | 27 MW | ~30.000 t CO₂/Jahr | ~20.000 Haushalte (Fernwärme) |
| Amiens Énergies | Amiens, FR | 18 MW | ~41.000 t CO₂/Jahr | ~26.800 Haushalte (Fernwärme) |
| Papierfabrik Finnland | Finnland | 6,1 MW (Antrieb) | Prozesswärmerückgewinnung | Integrierte Papierfabrik |
In den Niederlanden gewinnt die größte Wärmepumpenanlage des Landes Wärme aus täglich 65 Millionen Litern gereinigtem Abwasser und versorgt rund 20.000 Haushalte mit Fernwärme. [1] In Amiens (Frankreich) erzeugen sechs Ammoniak-Wärmepumpen 18 MW thermische Leistung und sparen jährlich rund 41.000 Tonnen CO₂ ein. [1] In Finnland wird ein 6,1-MW-Antriebssystem zur Prozesswärmerückgewinnung in einer integrierten Papierfabrik eingesetzt. [1]
Marktdynamik und Herausforderungen
Die Nachfrageseite entwickelt sich dynamisch. Eine Prognos-Studie beschreibt saubere industrielle Prozesswärme als eines der wachstumsstärksten GreenTech-Segmente in Deutschland, mit erheblichem Potenzial für Beschäftigung und Export. [5] Die EY-Beratung beziffert den Anteil ungenutzter industrieller Abwärme in Deutschland auf rund 95 Prozent. [6]
Die Skalierung bleibt dennoch anspruchsvoll. Die Investitionskosten für Großwärmepumpen liegen laut Fraunhofer-Auswertungen teils über den in der Literatur üblichen Kostenschätzungen. [7] Zudem erfordert der wirtschaftliche Betrieb wettbewerbsfähige Industriestrompreise - ein Punkt, an dem deutsche Standorte im europäischen Vergleich nach wie vor im Nachteil sind.
Ausblick: Technologie bereit, Rahmenbedingungen entscheidend
Die vorgestellten Projekte zeigen: Industrielle Großwärmepumpen sind technisch ausgereift und in der Lage, signifikante Dampf- und Wärmemengen zu liefern. Temperaturniveaus bis 150 °C decken einen wesentlichen Teil der industriellen Prozesswärmenachfrage ab, wenngleich Hochtemperaturanwendungen oberhalb dieser Schwelle weiterhin auf alternative Technologien angewiesen bleiben. [1] Ob sich das Instrument in der Breite durchsetzt, wird vor allem von drei Faktoren abhängen: der Verfügbarkeit und den Kosten erneuerbaren Stroms, der regulatorischen Unterstützung durch Förderprogramme und CO₂-Bepreisung sowie der Geschwindigkeit, mit der Genehmigungsverfahren abgewickelt werden.
Bild: Wolfgang Weiser / Unsplash
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