Viele industrielle Prozesse benötigen Dampf mit Temperaturen von über 100 Grad Celsius. Genau hier setzt das EU-Projekt PUSH2HEAT an: Im Papierwerk der Felix Schoeller GmbH & Co. KG in Weißenborn demonstriert das Fraunhofer IEG eine 1,2-Megawatt-Hochtemperatur-Wärmepumpe, die Abwärme aus der Produktion für die zukunftsfeste Dampferzeugung nutzbar macht. Die Anlage zeigt, wie sich industrielle Prozesswärme effizienter bereitstellen und der Einsatz fossiler Energieträger reduzieren lässt. Mit diesem Meilenstein gehört das Projekt zu den Nominierten für den Europäischen Wärmepumpen-Preis 2026.
»Industrieunternehmen benötigen Lösungen, die Klimaschutz, Versorgungssicherheit und Wettbewerbsfähigkeit zusammenbringen. Hochtemperatur-Wärmepumpen ermöglichen es, bislang ungenutzte Energiequellen wirtschaftlich für die Produktion zu erschließen,« unterstreicht Reuven Paitazoglou vom Fraunhofer IEG, Projektleiter von PUSH2HEAT. »Die Demonstrationsanlage in Weißenborn schafft wichtige Voraussetzungen, um diese Technologie künftig in weiteren industriellen Anwendungen einzusetzen.«
Hochtemperatur-Wärmepumpe erschließt Abwärme für die Produktion
Die Dekarbonisierung industrieller Prozesse gehört zu den zentralen Herausforderungen der Energiewende. Gerade in energieintensiven Branchen wird Prozesswärme noch häufig mit fossilen Energieträgern erzeugt. Die Demonstration in Weißenborn zeigt, wie vorhandene Energiequellen effizienter genutzt und in bestehende Produktionsprozesse integriert werden können. Die Anlage hebt Abwärme aus der Papierproduktion mit Temperaturen zwischen 30 und 70 Grad Celsius auf ein Dampfniveau von rund 120 Grad Celsius an. Der erforderliche Temperaturhub von bis zu 90 Kelvin zählt zu den anspruchsvollen Anwendungen industrieller Hochtemperatur-Wärmepumpen.
Dampf aus Abwärme
Die zweistufige Wärmepumpentechnologie mit einer thermischen Leistung von 1,2 Megawatt ermöglicht einen stabilen Betrieb auch bei schwankenden Wärmequellen. In den ersten rund 300 Betriebsstunden im Jahr 2026 erreichte die Anlage eine durchschnittliche Dampfleistung von etwa 700 Kilowatt beziehungsweise 1,2 Tonnen Dampf pro Stunde bei rund 2,3 bar Druck.
Die ermittelte Jahresarbeitszahl lag bei 2,30. Damit stellte das System mehr als doppelt so viel Nutzwärme bereit, wie elektrische Energie für seinen Betrieb benötigt wurde. Nach Berechnungen des Projektkonsortiums lassen sich am Standort bei 4000 – 5000 Betriebsstunden pro Jahr bis zu 600 Tonnen CO2-Emissionen durch den reduzierten Erdgaseinsatz einsparen. Die Anlage kann also rund 100 Kilogramm CO2 pro MWh bereitgestellter Prozesswärme einsparen im Vergleich zur Erzeugung mit Erdgas.
Die Ergebnisse bestätigen das Potenzial von Hochtemperatur-Wärmepumpen für Anwendungen, die hohe Temperaturen und Prozessdampf erfordern. Als beispielhaftes Projekt hat der Europäische Wärmepumpenverband die Anlage nun in den Wettbewerb zum Wärmepumpenpreis 2026 aufgenommen. Alle Interessierten sind eingeladen, an der digitalen Abstimmung teilzunehmen.
PUSH2HEAT erprobt Lösungen für die Industrie
Im Projekt PUSH2HEAT erproben Partner aus Forschung und Industrie verschiedene Technologien zur Aufwertung von Abwärme in der Papier- und Chemieindustrie. Die Demonstration liefert Erkenntnisse für Industrien mit hohem Prozesswärmebedarf, darunter Papier-, Chemie-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Sie zeigt, unter welchen Bedingungen Hochtemperatur-Wärmepumpen Dampfnetze und bestehende Produktionsprozesse unterstützen können. Die Demonstrationen an Industriestandorten sollen dazu beitragen, technische, wirtschaftliche und regulatorische Hemmnisse für den breiteren Einsatz entsprechender Technologien abzubauen.
Für den erfolgreichen Einsatz von Hochtemperatur-Wärmepumpen in der Industrie ist nicht allein die Technologie entscheidend, sondern auch ihre Integration in bestehende Produktionsprozesse. Das Fraunhofer IEG verantwortete deshalb die wissenschaftliche Koordination der Demonstration in Weißenborn und entwickelte das Mess- und Monitoringkonzept für die Betriebsphase. Darüber hinaus analysierten die Forschenden die optimale energetische, hydraulische und regelungstechnische Einbindung der Anlage in die Papierproduktion. Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse für die Übertragung vergleichbarer Systeme auf weitere industrielle Anwendungen.
Nächste Schritte
Mit der gestarteten Demonstrationsphase im September begann die Erprobung unter realen Produktionsbedingungen im Volllastbetrieb für ein vollständiges Betriebsjahr. Für die verbleibende Projektlaufzeit sind Optimierungen, sowie ein umfassendes Monitoring vorgesehen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen dazu beitragen, Hochtemperatur-Wärmepumpen schneller in industriellen Anwendungen zu etablieren, die Transformation energieintensiver Branchen voranzubringen und Industrieproduktion in Europa wettbewerbsfähig zu halten.