Fraunhofer ISE Onlinetool zur Auswahl von Hochtemperatur-Wärmepumpen für industrielle Prozesse

(27.2.2025) Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat ein interaktives Onlinetool entwickelt, das Unternehmen dabei unterstützen soll, die passende Hochtemperatur-Wärmepumpe für ihre industriellen Prozesswärmeanforderungen zu finden. Ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur klimaneutralen Industrie.

Das Fraunhofer ISE hat ein interaktives Online-Tool entwickelt, das verschiedene Wärmepumpenkonzepte unterschiedlichen Prozessen der Industrie gegenübergestellt. (Bild: Fraunhofer ISE / Michael Spiegelhalter) 

Auswahl der passenden Wärmepumpentechnologie

Die Industrie steht vor der Herausforderung, ihre Prozesse von fossilen auf erneuerbare Energien umzustellen. Ein zentrales Element dieser Transformation sind Hochtemperatur-Wärmepumpen, die mit hoher Effizienz industrielle Prozesswärme bis etwa 200°C erzeugen können. 

Das interaktive Onlinetool vom Fraunhofer ISE kann bei der Auswahl der passenden Wärmepumpentechnologie für ihre speziellen Anwendungen unterstützen. Das Projekt „Identifikation von industriellen Wärmepumpen für die Prozesswärme (IdWPPro)” gehört zum Leitthema „Klimaneutrale Industrie” des Fraunhofer ISE, das zur Förderung einer CO₂-neutralen Industrie und zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen beiträgt.

Mehr Übersicht mit der Technologie-Landkarte

Die Wissenschaftler des Fraunhofer ISE haben zunächst bewährte Wärmepumpentechnologien kategorisiert. Hierbei wurden die wesentlichen Eigenschaften der Technologien, wie der zugrunde liegende thermodynamische Kreisprozess, die verwendeten Verdichtertechnologien und Kältemittel, berücksichtigt. Das Projektteam hat parallel verschiedene Industrien hinsichtlich ihres Bedarfs an Prozesswärme analysiert, wobei der Schwerpunkt auf Prozessen lag, die Temperaturen zwischen 100°C und 200°C erfordern. Besonders in Fällen, in denen gleichzeitig Kühlbedarf besteht, können Hochtemperatur-Wärmepumpen einen sinnvollen Einsatz finden.

Basierend auf dieser Analyse entstand die interaktive Technologie-Landkarte, die die verfügbaren Wärmepumpentechnologien mit den Anforderungen verschiedener Industrieprozesse verknüpft. Die Plattform zeigt in zwei Grafiken die relevanten Wärmepumpentechnologien im Hinblick auf Wärmeleistung und Temperaturbereich sowie die prozesstechnischen Anforderungen in verschiedenen Wirtschaftsbranchen. Unternehmen können so durch einfache Eingaben die für ihre Prozesse geeigneten Wärmepumpen identifizieren.

Orientierung für klimaneutralen Umbau

Das Onlinetool richtet sich an Unternehmen und Hersteller, die den klimaneutralen Umbau ihrer Wärmeversorgung vorantreiben wollen. Es bietet einen Überblick über Wärmepumpensysteme, die nach Funktionsprinzip, Temperatur und Leistungsbereich sortiert sind. Auch interaktive Abrufmöglichkeiten für die benötigten Prozesstemperaturen in der Industrie werden bereitgestellt. Zusätzlich liefert das Tool weiterführende Informationen über Kreislaufprozesse, Verdichtertechnologien und Kältemittel. Der zugrundeliegende Datenpool soll kontinuierlich erweitert werden. Interessierte Akteure aus der Industrie können ihre Daten in die Plattform integrieren lassen.

Im Rahmen des Projekts unterstützt das Fraunhofer ISE Unternehmen dabei, ihre Energieversorgung auf erneuerbare Quellen umzustellen und gleichzeitig betriebliche Kosten durch Energieeinsparungen und die Nutzung von Abwärme zu reduzieren. Weitere Optionen zur CO₂-Neutralität umfassen den Einsatz von Photovoltaikanlagen, Wärmepumpen oder Direktheizungen, um Prozesswärme und -kälte nachhaltig zu erzeugen. Auch die Einbindung von Wärme- und Kältespeichern sowie Batteriespeichern in das Betriebssystem wird als sinnvoll erachtet.

Die Forschung des Fraunhofer ISE geht dabei weit über die Prozesswärme hinaus: Wertstoffkreisläufe und die Aufbereitung von Industrieabwässern werden ebenfalls in den Fokus genommen. Abwässer können wertvolle Reststoffe wie Metalle, Mineralien oder Säuren enthalten, die mit membranbasierten Anlagen zurückgewonnen und wiederverwendet werden können.

Das Projekt IdWPPro wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.