Das Institut für CO2-arme Industrieprozesse in Cottbus, Brandenburg, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) arbeitet an einer Hochtemperaturwärmepumpe. Damit wollen die Entwickler Industriebetrieben ermöglichen, ohne fossile Brennstoffe auszukommen, auch wenn sie hohe Temperaturen in ihren Produktionsprozessen benötigen. Die erste Versuchsanlage namens Cobra ist nach zweijähriger Entwicklungsarbeit jetzt fertig. „Wir können bisher weltweit einmalige Werte beim Temperaturhub und der Wärmeabgabetemperatur von 300 Grad Celsius bei einer Wärmeleistung von etwa 200 Kilowatt erzielen“, beschreibt Institutsleiter Uwe Riedel den Erfolg des Projekts.
Massive CO2-Reduzierung wird möglich
Doch damit sind noch nicht alle Möglichkeiten ausgeschöpft. „Die DLR-Wärmepumpen werden einen Temperaturbereich erreichen, für den es bisher keine technische Realisierung gibt. Diese Temperaturen sind erforderlich für einen CO2-armen Umbau der entsprechenden Industrieprozesse“, betont Riedel. „CoBra hat das Potenzial, massive CO2-Reduktionen zu ermöglichen“, ergänzt Karsten Lemmer, DLR-Vorstand für Innovation, Transfer und wissenschaftliche Infrastrukturen.
Abwärme für höhere Temperaturen nutzen
Der Name Cobra ist eine Kombination aus Cottbus und dem Brayton-Prozess der Thermodynamik, auf dem die Anlage beruht. Das bedeutet, die Wärmepumpe hebt die Temperatur eines Arbeitsmediums auf ein höheres Niveau. Diese Wärme fließt durch einen Wärmetauscher. Mit der Wärmeenergie wird Wasser erhitzt, bis es verdampft. Dadurch können Temperaturen von bis zu 250 Grad Celsius erreicht werden. Da die Restwärme aus dem Wärmetauscher wieder in den Vorlauf des Verdampfers eingekoppelt wird, kann dieser noch höhere Temperaturen von über 300 Grad Celsius schaffen.
Industrieprozesse werden klimaneutral
Damit kann Cobra die wertvolle Prozesswärme zwischen 100 und 500 Grad Celsius problemlos liefern, die in vielen Industrieprozessen gebraucht wird. Das gilt zum Beispiel für die Ernährungsindustrie, die Papierindustrie und die chemische Industrie. Verwendet man regenerativ erzeugten Strom, sind Hochtemperatur-Wärmepumpen klimaneutral. Gleichzeitig können Industriebetriebe mit Hochtemperatur-Wärmepumpen Energie sparen. Dazu ist noch weitere Entwicklungsarbeit notwendig. Denn die jetzige Versuchsanlage verwendet Luft als Arbeitsmedium. Sie kann aber auch mit Argon, einem Edelgas, arbeiten. Zudem wollen die Entwickler noch die Frage klären, wie der Prototyp skaliert werden muss, damit er sich für möglichst viele Industriezweige eignet.
Mit regionalen Unternehmen zusammengearbeitet
Für die Vorbereitungen und den Bau der jetzt fertiggestellten Versuchsanlage hat das DLR vorrangig mit Betriebe aus der Region zusammengearbeitet. Langfristig werde eine weitere größere Versuchsanlage entwickelt und gebaut, mit der noch höhere Temperaturen und eine höhere Wärmeleistung möglich seien, stellen die Entwickler in Aussicht. (su)
