Technische, ökologische und ökonomische Analyse des Einsatzes einer Wärmepumpe zur Nutzung von industrieller Abwärme in einem metallverarbeitenden Betrieb (Deutsch)

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Machbarkeitsstudie über die potentielle Anwendung einer Wärmepumpe zur Nutzung von sonst zu "entsorgender" industrieller Abwärme in einem metallverarbeitenden Betrieb vorgestellt, wobei verschiedene Systeme hinsichtlich technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Aspekte bewertet wurden. Im Konkreten sollte bis dato ungenutzte Kondensationsabwärme eines bestehenden Kaltwassersatzes mit einem Temperaturniveau von ca. 45 °C mittels einer elektrisch betriebenen "Hochtemperatur-Wärmepumpe" auf ein nutzbares Temperaturniveau von ca. 80 °C zur Beheizung von Galvanikbecken angehoben werden. Die messtechnische Erhebung des zeitlich verfügbaren Abwärmepotentials während eines repräsentativen Zeitraums zeigte, dass durchschnittlich ca. 75 kW nutzbar sind, jedoch mit einer hohen Auslastung von mehr als 4000 h/a zu rechnen ist. Verschiedene Systeme, wie z.B. Add On-, hybride Kompressions/Absorptions-Wärmepumpen und weitere, wurden dafür via Simulation hinsichtlich der zu erwartenden Jahresarbeitszahl miteinander verglichen und Einbindungskonzepte erarbeitet. Neben den technischen Kriterien, wie z.B. Effizienz, Regelbarkeit, sowie umweltrelevanten und sicherheitstechnische Aspekten war vor allem die wirtschaftliche Darstellbarkeit für den Industriebetrieb entscheidend. Die durchgeführte Studie zeigt, dass eine Wärmepumpe, trotz der für dieses Temperaturniveau relativ kleinen Leistungsklasse, am Markt erhältlich ist, die sich für diese Anwendung innerhalb von 7 Jahren (dynamisch) amortisieren würde. Eine weiterführende Sensitivitätsanalyse ergab weiters, dass sich bei einem Anstieg des Gaspreises um 25% diese Wärmepumpenanwendung schon in weniger als 4 Jahren amortisieren kann. Aus ökologischer Sicht könnten für diese Wärmeversorgung im Vergleich zum bestehenden Gaskessel über 60% der anfallenden CO₂-Emissionen vermieden werden, weshalb diese Studie neben den ökonomischen Vorteilen vor allem das ökologische Potential von Wärmepumpen in der Industrie verdeutlicht.