Hybride Sorptions-Kompressions-Wärmepumpe
Technologie-Check
Definition und Wirk-/Funktionsprinzip
Die Kombination eines thermisch angetriebenen Sorptionsprozesses mit einer elektrisch angetriebenen Kompressionswärmepumpe ergibt die hybride Sorptions-Kompressions-Wärmepumpe. Die beiden Ausgangstechnologien sind für sich bereits etablierte Technologien auf TRL 9, jedoch ist die Kombination aus den Technologien erst noch im Entwicklungsstadium eher auf TRL 7 einzuordnen. Technologisch basiert das Prinzip auf der Nutzung von Wärme mit einem geringeren Temperaturniveau, wie Abwärme oder Dampf. Diese wird dann in einer Adsorption, z. B. mit Silikagel und Wasser oder durch eine Absorption, z. B. mit Ammoniak und Wasser gebunden. Vorteil hier ist der Einsatz natürlicher Kältemittel, die nicht der F-Gas-Verordnung unterliegen. Es folgt eine mechanische Verdichtung durch Erhöhung von Druck und Temperatur. Dieser Schritt wird mit elektrischer Energie, idealerweise aus erneuerbaren Energien, betrieben. Dadurch wird es möglich, die Wärme auf einem höheren Temperaturniveau wieder abzugeben und somit auch industriell nutzbare Prozesswärme zu erreichen.
SWOT-Analyse
Stärken
- Die Kombination von elektrischen und thermischen Antrieb führt zu einer sehr hohen Gesamteffizienz
- Im Sinne der Kreislaufwirtschaft kann auch Abwärme mit einem geringen Temperaturniveau eingesetzt werden
- Strombedarf für die Kompression ist geringer als bei klassischen Wärmepumpen, da eine Vorverdichtung durch die Absorption erfolgt
- Integration in Bestandssysteme mit Prozesswärme ist gut möglich
Schwächen
- Know-how für die Auslegung ist erforderlich, da es sich um zwei thermodynamische Kreisläufe handelt, wird das Gesamtsystem komplex
- Investitionsbedarf ist höher als bei den Einzeltechnologien
- Wartungs- und Regelungsaufwand ist größer als bei klassischen Systemen
- Es handelt sich noch um Entwicklungsanlagen ohne Standardisierung oder Referenzen
Chancen
- Betriebsweise kann flexibel nach den Preisen von Strom und Wärme gefahren werden
- Bedarf an immer effizienteren Technologien zur Wärmeerzeugung nimmt durch regulatorische Anforderungen zu
- Abwärmenutzungspflichten unterstützen ebenfalls die Verbreitung von Technologien mit Nutzung von Niedertemperaturabwärme
- Integration in Niedertemperatur-Fernwärmenetze möglich
- Kombination mit erneuerbaren Energien steigert die Nachhaltigkeit der Technologie
- Beitrag zur Netzstabilisierung durch Lastverschiebung
Risiken
- Korrosionsanfälligkeit bei bestimmten Sorptionsmedien wie LiBr
- Konkurrenz durch alternative Technologien, wie Hochtemperatur-Kompressionswärmepumpen
- Komplexität und hoher Invest verschieben Entscheidungen für die Technologie häufig
- Fehlende Standardisierung und Verfügbarkeit sind ein großes Hemmnis
Erfolgsbeispiele
- In Baden-Württemberg umgesetzt: Der HybridChiller von Riedel zeigt, wie die Kombination aus Sorptions- und Kompressionstechnologie Abwärme effizient nutzt und gleichzeitig eine präzise Kühlung ermöglicht. Praxistests bestätigen hohe Energieeffizienz und großes Einsparpotenzial für industrielle Anwendungen.
Zum Erfolgsbeispiel - In diesem Projekt wurde eine Hochtemperaturwärmepumpe durch Kombination eines Kältekreisprozesses mit Lösungsumlauf entwickelt.
Zum Erfolgsbeispiel
Technologieanbieter
Möglicher Technologieanbieter aus Baden-Württemberg: Schütt & Freitag GmbH
