Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI
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Projekt

Fern- und Prozesswärmeversorgung durch Wärmepumpen als Ersatz der Kohleverbrennung (FernWP)

Der bis zum Jahr 2038 geplante Kohleausstieg leistet nicht nur einen wichtigen Beitrag zur Reduktion der CO2-Emissionen, er wirkt auch unmittelbar auf die Wärmeversorgung. Kraftwerke, die heute noch Fern- und Prozesswärme bereitstellen, stehen in absehbarer Zeit nicht mehr zur Verfügung und müssen durch klimaneutrale Technologien ersetzt werden. Großwärmepumpen (GWP) und Hochtemperaturwärmepumpen (HTWP) könnten diese Aufgabe in Zukunft übernehmen. Als Basistechnologie, die die Grundlage für die Integration von erneuerbaren Energien schafft, nehmen sie eine zentrale Rolle bei der Energiewende ein.

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Noch erschweren zahlreiche Hemmnisse die Verbreitung von Großwärmepumpen (GWP) und Hochtemperaturwärmepumpen (HTWP) und verhindern eine Durchdringung des Technologiemarkts. GWP haben vergleichsweise lange Amortisationszeiten, sodass sie aus wirtschaftlicher Sicht nur bedingt konkurrenzfähig sind. Außerdem fehlen fundiertes Wissen und langjährige Erfahrungen hinsichtlich der wirtschaftlichen Anwendungspotenziale. Aus technischer Sicht stellt die Wärmebereitstellung auf den benötigten hohen Temperaturniveaus bei gleichzeitig hoher Leistung und Effizienz noch immer eine Herausforderung dar. Um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden, gilt es, über die Weiterentwicklung der Technologie und der zum Einsatz kommenden Kältemittel nachzudenken. 

Das Projekt adressiert diese Herausforderungen und widmet sich den technischen und ökonomischen Hemmnissen, die den breiten Einsatz von GWP und HTWP aktuell noch erschweren. Das Fraunhofer IEG leitet das Projekt. 

 

 

Das Projekt liefert Antworten auf wichtige Fragestellungen, die sich bei der Integration von Großwärmepumpen (GWP) und Hochtemperaturwärmepumpen (HTWP) in die Fern- und Prozesswärmeversorgung ergeben:

  • Welche erneuerbaren Temperaturquellen eignen sich für die Nutzung durch GWP und HTWP?
  • Welche Anforderungen stellen die Fernwärmenetze an GWP?
  • In welche Richtung müssen die Bauelemente von GWP konstruktiv weiterentwickelt werden?
  • Welche Kältemittel bieten sich für die Nutzung in GWP an?
  • Wie kann die Wirtschaftlichkeit von GWP mit Hilfe geeigneter Betriebsstrategien verbessert werden?
  • Was muss aus techno-ökonomischer Perspektive bei der Systemintegration von GWP Berücksichtigung finden?
  • Welche Rahmenbedingungen stehen einer höheren Marktdurchdringung der GWP im Wege und können diese verändert werden?
  • Welches Potenzial haben HTWP zur Bereitstellung von Prozesswärme und wie müssen diese technologisch weiterentwickelt werden?

Als Projektpartner erarbeitet das Fraunhofer ISI einen Überblick über aktuelle ökonomische Rahmenbedingungen von GWP und unterstützt bei Analysen zum Einsatz von HTWP für industrielle Prozesswärme. 

 

Laufzeit

von 10/2021 bis 9/2025

Auftraggeber

  • Bundeministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)

Partner

  • Fraunhofer IEG (Projektleitung)
  • Fraunhofer ISE
  • Johnson Controls
  • AGFW
  • GESMEX
  • Stadtwerke Cottbus