In Joule – Cell Press

Abwärme ist meist reine Zeitverschwendung

Die Mitbegründer von AtmosZero, Addison Stark, Ashwin Salvi und Todd Bandhauer, haben in der Fachzeitschrift „Joule“ einen neuen Kommentar veröffentlicht, in dem sie sich gegen die Abwärmerückgewinnung aussprechen und stattdessen für skalierbare, werkseitig gefertigte Wärmepumpen plädieren.

Etwa drei Viertel der Industrieemissionen sind auf Wärme zurückzuführen. Der Verzicht auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe bei den Temperaturen, die in der Fertigung tatsächlich herrschen, ist einer der wirksamsten Hebel zur Reduzierung von Scope-1-Emissionen – und zugleich einer der schwierigsten, der in großem Maßstab umgesetzt werden kann.

Seit Jahrzehnten verfolgen Ingenieure zwei Strategien, um industrielle Abwärme nutzbar zu machen: entweder durch Umwandlung in Strom oder durch den Einsatz einer Wärmepumpe, um sie auf eine nutzbare Temperatur zu erhöhen. Keine der beiden Strategien hat sich in dem von der Branche erhofften Umfang durchgesetzt. In einer neuen technisch-wirtschaftlichen Analyse erläutert das Gründerteam von AtmosZero, warum die Abwärmerückgewinnung auf dem Papier oft besser aussieht, als sie in der Praxis funktioniert.

Bei niedrigen Temperaturen geht die Rechnung selten auf

Unter Verwendung eines Standardmodells zur Amortisationsberechnung verglich das Team einen elektrischen Widerstandskessel, eine serienmäßige Luft-Dampf-Wärmepumpe und eine mit Abwärme betriebene Dampf-Wärmepumpe über einen Bereich verschiedener Quellentemperaturen hinweg. Die Luft-Dampf-Wärmepumpe amortisierte sich im Vergleich zu einem elektrischen Kessel in etwa 2,8 Jahren. Bei einer Wärmepumpe, die 60 °C Abwärme nutzte, betrug die Amortisationszeit trotz eines besseren Leistungskoeffizienten 3,6 Jahre; unter Berücksichtigung einer nur fünf Tage langen Ausfallzeit während der Installation verlängerte sich diese auf 6,5 Jahre. Bei Temperaturen unter 30 °C lagen die Amortisationszeiten regelmäßig über einem Jahrzehnt.

Warum maßgeschneiderte Technik nicht skalierbar ist

Heizkessel, Solarmodule und Lithium-Ionen-Batterien lassen sich alle auf dieselbe Weise skalieren: durch Massenproduktion und nicht durch größere Einzelprojekte. Bei Abwärme ist es genau umgekehrt. Jede Anlage hat unterschiedliche Quellen, Temperaturen und Betriebszyklen, was jede Installation zu einer maßgeschneiderten technischen Aufgabe macht. Maßgeschneiderte Lösungen lassen sich nicht skalieren.

Die Hürden beschränken sich nicht nur auf wirtschaftliche Aspekte

• Große Wärmetauscher und neue Leitungsführungen lassen sich in einer überfüllten Fertigungshalle nur schwer unterbringen.
• Abwärme steht nicht immer genau dann zur Verfügung, wenn für einen Prozess Dampf benötigt wird.
• Maßgeschneiderte Anlagen können neue Genehmigungsverfahren oder Umweltprüfungen nach sich ziehen.
• Nicht standardisierte Systeme sind schwieriger zu warten und zu besetzen.
• Hersteller sind verständlicherweise zurückhaltend, wenn es um Nachrüstungen geht, die Betriebsausfälle zur Folge haben könnten

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

Die Schlussfolgerung der Studie deckt sich mit den Gründen, aus denen AtmosZero den „Boiler 2.0“ so konzipiert hat, wie wir es getan haben: als standardisierte, werkseitig gefertigte Luft-Wasser-Dampfwärmepumpe, die sich nahtlos in einen bestehenden Heizraum integrieren lässt, anstatt jede Anlage zu einem maßgeschneiderten Ingenieurprojekt zu machen.

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