Industrielle Wärmepumpen kommen für Ihre fossilen Brennstoffe

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Elektrische Wärmepumpen verdrängen fossile Brennstoffe aus Gebäuden und Häusern, da Elektrizität auch Öl und Gas zum Heizen, Kühlen, Warmwasserbereiten und Trocknen von Wäsche ersetzt. Das ist nur die Spitze des Eisbergs der Elektrifizierung. Schwer zu dekarbonisierende Industriezweige stehen als nächstes an der Reihe für eine Umstellung auf saubere Energie, und das US-Energieministerium ist dabei.

Der Wärmepumpen-Tsunami hat begonnen

CleanTechnica hat viel Tinte über elektrische Wärmepumpen verschüttet, die in Teilen der USA, in denen das Wetter gemäßigt ist, zum Heizen und Kühlen von Wohngebäuden üblich sind. Jüngste Fortschritte in der Technologie haben das Angebot an Wärmepumpen auch auf kältere Regionen ausgeweitet.

Neben Heiz- und Kühlsystemen tauchen zunehmend auch Wärmepumpen für Warmwasserspeicher, Wäschetrockner und Elektrofahrzeuge auf.

Letzte Woche, Wärmekarte berichtet, dass Wärmepumpen übertraf herkömmliche Öfen nach Angaben des Air-Conditioning, Heating, and Refrigeration Institute zum zweiten Mal in Folge.

„Obwohl die Anzahl der Sendungen in den Daten technisch als „wann eine Einheit das Eigentum überträgt“ definiert ist, handelt es sich dabei um eine grobe Analogie für Verkäufe.“ Wärmekarte notiert. „Die am Freitag veröffentlichte Zählung von AHRI für 2023 zeigte, dass trotz eines Rückgangs der Gesamtlieferungen im Jahr 2023 21 % mehr Wärmepumpen als Gasöfen ausgeliefert wurden, gegenüber einem Vorsprung von 12 % im Jahr 2022.“

Warten Sie einfach, bis der Immobilienmarkt anzieht. Wie beobachtet von WärmekarteDie Installation von Wärmepumpen in einem Neubau ist eine relativ einfache Angelegenheit. Die Nachrüstung älterer Häuser kann finanzielle Herausforderungen mit sich bringen, aber eine neue bundesstaatliche Initiative zur Unterstützung der Technologie könnte dazu beitragen, wirtschaftliche Argumente für die Elektrifizierung älterer Häuser zu liefern, und neue Mittel aus dem Inflation Reduction Act 2022 sollten ebenfalls ins Spiel kommen.

Das Energy-As-A-Service-Modell, Wärmepumpen-Edition

Das Energy-as-a-Service-Modell könnte auch dazu beitragen, die Umstellung in Gang zu bringen, indem der Vorabkaufpreis entfällt. Ein solches Geschäftsmodell kommt im Bereich der Energieeffizienz zum Einsatz, wo Immobilieneigentümer eine Effizienzsteigerung erzielen können, ohne die Last der Finanzierung der gesamten Ausrüstungs- und Installationskosten im Voraus tragen zu müssen. Der Auftragnehmer trägt diese Last sowie die Betriebs- und Wartungskosten, die der Auftraggeber schrittweise abbezahlt. Läuft alles nach Plan, ist das Gesamtergebnis eine Senkung der Betriebskosten des Kunden aufgrund der Effizienzsteigerung.

Für einige Einblicke hierzu wenden wir uns Europa zu, wo das Startup Aira ein Unternehmen vermarktet Luft-zu-Wasser Wärmepumpe im Rahmen eines Energy-as-a-Service-Modells.

„Bei Aira haben wir es jetzt erschwinglich gemacht, mit einer neuen Möglichkeit, Ihre Heizungs- und Warmwasseranlage zu bezahlen. Mit unserem All-Inclusive-Plan erhalten Sie eine brandneue Luft-Wasser-Wärmepumpe, inklusive Installation und einer 10-jährigen Komfortgarantie inklusive Wartung, Reparaturen und Ersatzteilen (es gelten die Bedingungen), ab 57 € pro Monat*; Kosten, die wahrscheinlich niedriger sind als Ihre aktuellen Gasrechnungen – die Sie nie wieder bezahlen müssten“, erklärt das Unternehmen.

Mit niedriger meint Aira, dass der Wechsel von einem Gaskessel zu seinem neuen Plan die Heizkosten um bis zu 40 % senken kann. Als Krönung des grünen Kuchens könnten die Kohlendioxidemissionen auf Null sinken, wenn der Strom für den Betrieb des Systems aus erneuerbaren Quellen stammt.

Aira errichtet bereits eine Fabrik in Polen, um die erwartete Nachfrage zu decken, und Investoren sind begierig darauf, mitzumachen. „Insgesamt hat Aira 195 Millionen Euro an Eigenkapitalfinanzierungen und Zuschüssen gesichert und damit eine solide Grundlage für sein ehrgeiziges langfristiges Wachstum geschaffen Ziele“, erklärt Aira.

Schwer zu dekarbonisierende Industrien sind nicht mehr so ​​schwer zu dekarbonisieren

Soviel zu Wohn- und Gewerbebauten. Ein viel schwierigeres Unterfangen ist der Einsatz von Wärmepumpen in der Schwerindustrie. Die Stahlindustrie beginnt mit der Unterstützung von grünem Wasserstoff mit der Dekarbonisierung, andere Sektoren sind jedoch hartnäckiger.

Industrieanlagen können viel mehr Wärme benötigen, als leichte Anlagen aufbringen können, und das US-Energieministerium hat eine Antwort darauf. Letzten Monat hat das Büro für industrielle Effizienz und Dekarbonisierung der Agentur 171 Millionen US-Dollar ausgezahlt, um 49 verschiedene Projekte zu unterstützen, die helfen Reduzierung der Treibhausgasemissionen aus industriellen Quellen, wobei ein Teil der Förderung gezielt auf Wärmepumpen im industriellen Maßstab ausgerichtet ist. Hier ist ein kurzer Überblick.

Echogen-Stromversorgungssysteme: Das Unternehmen ist auf die Verwertung industrieller Abwärme spezialisiert. Das Unternehmen erhielt einen Zuschuss in Höhe von 3 Millionen US-Dollar für die Entwicklung einer Luftwärmepumpe, die Temperaturen von mehr als 300 °C erreichen kann, mit dem Ziel, die Kohlenstoffemissionen über den gesamten Lebenszyklus im Vergleich zu Gasheizungen um mehr als 90 % zu reduzieren.

Sie werden es tun, indem sie sich eines unserer neuen Lieblingsthemen zunutze machen, das überkritische CO₂ Zyklus. „Das überkritische CO₂ Der Kreislauf ermöglicht einen hohen Leistungskoeffizienten und hohe Prozesstemperaturen ohne die Notwendigkeit einer Abwärmerückgewinnung, während die hohe Dichte und Wärmekapazität des Fluids eine Reduzierung der Wärmetauschergröße ermöglicht“, erklärt die Energieabteilung.

Die Anwendung von überkritischem CO₂ für Dekarbonisierungszwecke ist ein neues Feld, aber Spitzenreiter wie Shell, Reaction Engines, Avery Dennison, Goodyear, Mars Corporation, TotalEnergies und Unilever haben bei dem Projekt mit Echogen zusammengearbeitet, was auf gute Aussichten für eine kommerzielle Einführung hindeutet.

Trane-Technologien: Trane ist ein weiterer führender Branchenakteur Dekarbonisierung in petto. Es hat eine Partnerschaft mit dem Solar-HLK-Unternehmen geschlossen iAIRE und die Firma aus North Carolina Phasenwechsel-Energielösungen, in einem von der University of Cincinnati geleiteten Projekt. Die Partner werden einen Zuschuss in Höhe von 1,4 Millionen US-Dollar nutzen, um „einen hocheffizienten Prototyp einer industriellen Wärmepumpe zu entwickeln, der thermische Energiespeicherung aus Phasenwechselmaterialien, Zwischenkühlung und Nasskompressionstechnologie nutzt.“

Wärmepumpen für grüne Kartoffelchips

Trane beteiligt sich neben dem Oak Ridge National Laboratory des Energieministeriums, Radiator Coils und der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von PepsiCo auch an einem Zuschuss in Höhe von 3 Millionen US-Dollar. Die University of Texas in Dallas leitet das Projekt, dessen Ziel die Entwicklung eines „Superkondensators“ zur Rückgewinnung der Abwärme aus dem Frittierprozess in Form von 125 °C heißem Dampf ist. Das liegt deutlich über der Betriebsspanne typischer Wärmepumpen.

„Aktuelle Wärmetauscher haben aufgrund der Anwesenheit von Öltröpfchen und flüchtigen organischen Verbindungen Schwierigkeiten, die Abwärme effizient zu kondensieren. Die vorgeschlagene Technologie kann die Abwärme des Frittierprozesses zurückgewinnen und nutzen, um Heiztechnologien mit Erdgasbrennern zu ersetzen“, stellt das Energieministerium fest. Als zusätzlichen grünen Bonus gewinnt das System auch Wasser zurück.

Ein weiterer Ansatz zur Bewirtschaftung von Abwärme besteht darin, diese gar nicht erst zu erzeugen. Zu diesem Zweck die Elektrokesselfirma AtmosZero und seine Partner – Colorado State University, das Ingenieurbüro DanfossInternational Flavors & Fragrances und Alliant Energy – werden einen Zuschuss in Höhe von 3,1 Millionen US-Dollar bereitstellen, um ein System zu entwickeln, das auch Dampf bei 200 °C und Kühlung bei 0 °C erzeugen kann.

Das Energieministerium rechnet bereits mit weitreichenden Auswirkungen und erklärt, dass das System „herkömmliche, mit fossilen Brennstoffen beheizte Kessel ersetzen und in jeder Situation eine dekarbonisierte Dampferzeugung ermöglichen wird, ohne dass eine Abwärmenutzung erforderlich ist.“

Mehr und bessere Materialien für Wärmepumpen

Angesichts der herausragenden Rolle, die Texas bei der Revolution der erneuerbaren Energien gespielt hat, ist es keine Überraschung, dass die University of Texas in der jüngsten Finanzierungsrunde mehr als einmal auftaucht. Die Zweigstelle der Schule in Austin sicherte sich einen Zuschuss in Höhe von 1 Million US-Dollar, der vom Energieministerium bereitgestellt wurde Büro für fortgeschrittene Materialienmit dem Ziel, ein neues „halbmetallisches θ-Phasen-Tantalnitrid“-Material zu entwickeln, das für Hochtemperaturoperationen geeignet ist.

Abgerundet werden die neuesten Nachrichten zu Wärmepumpen MIT Technology Reviewdas Wärmepumpen den 9. Platz in seiner Liste der bahnbrechenden Technologien für 2024 einbrachte.

„Der Umsatz ist weltweit gestiegen; In den USA haben sie erstmals Gasöfen überholt“, stellte das MIT fest. „Neue Typen, die bei höheren Temperaturen laufen, könnten auch zur Dekarbonisierung der Industrie beitragen.“

Können Sie laut sagen. Wenn Sie kürzlich Erfahrungen mit der neuen Wärmepumpentechnologie gemacht haben, schreiben Sie uns eine Nachricht im Kommentarthread.

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Bild: Neue industrietaugliche Wärmepumpen gehören zu den technologischen Verbesserungen, die dazu führen weitreichende Dekarbonisierung (Mit freundlicher Genehmigung des US-Energieministeriums).