Fallstudie – ASHRAE-Winterkonferenz 2026

Ein Praxistest im Brauereimaßstab für emissionsfreien Dampf

AtmosZero und die Colorado State University testeten bei New Belgium Brewing in Fort Collins eine 650-kW-Luft-Wärme-Kälte-Wärmepumpe zur Dampferzeugung und stellten die Ergebnisse anschließend auf der ASHRAE-Winterkonferenz 2026 vor. Hier sind die Ergebnisse der Datenauswertung.

Das Projekt hatte sich zum Ziel gesetzt, drei Fragen zu beantworten: Funktioniert eine Luft-Dampf-Wärmepumpe tatsächlich im industriellen Maßstab, wie schneidet sie wirtschaftlich im Vergleich zu einer mit Abwärme betriebenen Alternative ab, und welche Erkenntnisse gewinnt man, sobald sie installiert ist und im täglichen Betrieb läuft? Die Brauerei von New Belgium in Fort Collins diente dabei als Testumgebung unter realen Bedingungen.

So funktioniert das System

Die Anlage nutzt einen kaskadierten Wärmepumpenzyklus, um Dampf mit einer Temperatur von bis zu 150 °C (302 °F) zu erzeugen, wobei sie Umgebungsluft mit einer Temperatur von bis zu -20 °C (-4 °F) als einzige Wärmequelle nutzt. Sie lässt sich über Lead-Lag-Regelung und gemeinsame Drucksollwerte in die bestehenden Erdgasheizkessel der Brauerei integrieren, sodass sie parallel zum bestehenden System arbeitet und nicht gleich vom ersten Tag an einen vollständigen Austausch erfordert.

So sah die Installation aus

Die Wärmepumpe ist im Außenbereich installiert und benötigt lediglich einen Stromanschluss, eine Speisewasserzufuhr und eine Dampfleitung. Die Installation vor Ort wurde an einem einzigen Tag abgeschlossen, und die Anlage war innerhalb eines Monats nach ihrer Ankunft vor Ort voll betriebsbereit.

Leistung in der Praxis

Unter den unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen hat sich das System bewährt:

• COP von 1,30 bei einer Lufttemperatur von -12,6 °C (9,3 °F)
• COP von 1,73 bei 11,5 °C (52,7 °F), die primäre Testbedingung
• COP von 2,04 bei 35 °C (95 °F)
• Dampferzeugung bis zu 150 °C (302 °F) bei einem Durchfluss von 0,25 kg/s (1.984 lb/hr)
• Start in weniger als 10 Minuten aus dem kalten Zustand, in weniger als 5 Minuten aus dem warmen Zustand

Das wichtigste Ergebnis: Die Leistung blieb selbst bei einer Umgebungslufttemperatur von -12,6 °C, also deutlich unter dem Gefrierpunkt, stabil – genau die Art von Kältebedingungen, die oft Zweifel an Luftwärmesystemen aufkommen lassen.

Die wirtschaftlichen Aspekte

Die Amortisationszeit im Vergleich zu einem Elektroboiler lag bei unter 2 Jahren. Im Vergleich zu einer mit Abwärme betriebenen Wärmepumpe blieb die Amortisationszeit unter 5 Jahren, es sei denn, die Anlage verfügte bereits über Zugang zu Hochtemperatur-Abwärme. Im wirtschaftlichen Vergleich könnte sich ein Abwärmesystem, das Wärme aus einer 90 °C (194 °F) heißen Quelle nutzt, in 3,1 Jahren amortisieren, während sich die Amortisationszeit bei einem System, das 35 °C (95 °F) heiße Abwärme nutzt, auf 9,6 Jahre verlängerte – und das noch bevor die Kosten und der Aufwand für die eigentliche Gewinnung dieser Wärme berücksichtigt wurden.

Die Installationskosten hingen weitgehend von der Rohrlänge und der Aufstellung der Anlage ab. Durch die Aufstellung der Anlage in der Nähe des Dampfverteilers konnten die Installationskosten um bis zu 33 % gesenkt werden.

Gewonnene Erkenntnisse

• Durch die Aufstellung der Wärmepumpe in der Nähe des Heizraums lassen sich die Kosten für Mechanik und Sanitärinstallationen minimieren.
• Abwärmerückgewinnungssysteme erfordern im Vergleich dazu eine komplexe Integration und sind mit höheren Investitionskosten verbunden
• Ausschreibungen und eine bessere Dokumentation bieten eindeutige Möglichkeiten, die Installationskosten weiter zu senken

Die Reduzierung der Scope-1-Emissionen beginnt im Heizraum.

Die Schlussfolgerung deckt sich mit dem, was in dieser Fallstudie untersucht werden sollte: Luftwärmepumpen sind eine praktische und skalierbare Möglichkeit, Emissionen aus industriellem Dampf zu vermeiden – auch in kalten Klimazonen, in denen dies oft als Problem angesehen wird. Wo keine Hochtemperatur-Abwärme zur Verfügung steht, die nur darauf wartet, genutzt zu werden, ist ein Luftwärmesystem der kostengünstigere Weg.

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Kompatibilität des Heizkessels prüfen