Sie machen Dampf? Wir auch: Hochtemperatur-Wärmepumpen zur Bereitstellung von Prozessdampf
Wenn von „Dampf machen“ die Rede ist, nehmen bestimmte Industriebranchen das wörtlich: Hochtemperatur-Prozesswärme – insbesondere in Form von Dampf – ist für die Herstellung, Verarbeitung und Veredelung zahlreicher Produkte unerlässlich. Das Problem: Allzu häufig wird die so erzeugte Wärme nur einmal verwendet und verpufft anschließend – das reduziert die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens und verschlechtert die Energieeffizienz des gesamten Prozesses.
Prozessdampf aus Restwärme erzeugen
Kosten- und Effizienzoptimierungen für zahlreiche Industrien
In diesem Beitrag werfen wir einen näheren Blick auf Branchen mit einem spezifischen Dampfbedarf im Temperaturbereich von 100 bis 200 Grad Celsius, um den vorhandenen Raum für Kosten- und Effizienzoptimierungen zu beleuchten. Ein Überblick über diese Sektoren soll aufzeigen, welche zentrale Rolle Hochtemperatur-Wärmepumpen bei der Deckung ihres Wärmeenergiebedarfs spielen können.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie
In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie laufen tagtäglich Prozesse ab, die den Einsatz von Wasserdampf bei Temperaturen zwischen 100 und über 200 Grad Celsius bei unterschiedlichen Dampfqualitäten von Anlagendampf bis Reindampf erfordern. Zu diesen Prozessen zählen etwa folgende:
- Trocknen
- Pasteurisieren
- Sterilisieren
- Kochen
Lebensmittelverarbeitende Betriebe nutzen häufig Wasserdampf, um die Sicherheit und gleichbleibende Qualität verderblicher Produkte wie Milchprodukte, Flüssigeier, Säfte, Konserven, zubereiteter Lebensmittel und zahlreicher anderer, verpackter Lebensmittel zu gewährleisten. Diese Lebensmittel werden meist pasteurisiert und/oder konserviert, also wärmebehandelt. Sogar bei der Trocknung von Lebensmitteln kann Dampf eine elementare Rolle spielen: Sogenannter „überhitzter Dampf“ kann verwendet werden, um Lebens- und Futtermittel bei Temperaturen von 120 bis 180 Grad Celsius schneller, schonender und energiesparender zu trocknen als bei der Trocknung mit Heißluft. Dampf wird zudem auch in Großküchen verwendet, zum Beispiel zum Kochen, Blanchieren und zur Wärmebehandlung von Zutaten im großen Stil.
Hochtemperatur-Wärmepumpen bieten hier eine energieeffiziente Lösung, um Dampf bei präzisen Temperaturen kostengünstig zu erzeugen. Das ermöglicht es Lebensmittelherstellern und -verarbeitern einerseits, eine gleichbleibend hohe Produktqualität sicherzustellen, und andererseits, den Energieverbrauch und die Betriebskosten im Vergleich zur einmaligen Verwendung von Prozesswärme deutlich zu reduzieren.
Textilindustrie
In der Textilherstellung ist der Einsatz von Wasserdampf aus den verschiedensten Produktionsprozessen nicht mehr wegzudenken. Tatsächlich spielt Wasserdampf in fast allen Bereichen der Textilindustrie eine elementare Rolle. Dampf wird dabei unter anderem in folgenden Prozessen verwendet:
- Vorbehandeln
- Färben
- Bedrucken
- Veredeln
- Waschen
- Bügeln
Die Textilindustrie verwendet Dampf unter anderem, um mit Wärme und Druck auf Textilfasern einzuwirken und so das Eindringen von Reinigungsmitteln, Farbstoffen, Farbfixierungs- und Veredelungsstoffen zu erleichtern. Textilfabriken benötigen dabei meist Wasserdampf mit Temperaturen von 100 bis 150 Grad Celsius, um optimale Ergebnisse zu erzielen, ohne die Fasern zu beschädigen. Die Integration von Hochtemperatur-Wärmepumpen zur Wiederverwendung von Prozesswärme steigert auch hier die Prozesseffizienz, reduziert den Wasserverbrauch, die Umweltbelastung – und natürlich die Kosten.
Chemische und pharmazeutische Industrie
Auch die chemische und pharmazeutische Industrie setzt Dampf für eine Vielzahl von Anwendungen ein, zum Beispiel:
- Reaktoren beheizen
- Lösungsmittel verdampfen
- Anlagen und Produkte sterilisieren
- Destillieren
- Kristallisieren
- Trocknen
Gerade im Bereich der chemischen und pharmazeutischen Industrie ist eine präzise Regelung der anliegenden Temperaturen erforderlich, um die Stabilität und Reinheit der resultierenden Produkte zu gewährleisten. Hochtemperatur-Wärmepumpen ermöglichen es Chemie- und Pharmaherstellern, diese Temperaturen präzise vorzugeben und einzuhalten. Gleichzeitig verbessern Wärmepumpen durch eine Wiederverwertung der Prozesswärme die Wirtschaftlichkeit, Effizienz und Nachhaltigkeit ganzer Anlagen – egal, ob die Prozesswärme erneut für den gleichen Zweck oder anderweitig genutzt wird.
Papier- und Zellstoffproduktion
In der Papier- und Zellstoffindustrie wird Dampf an zahlreichen Punkten bei der Herstellung von Papier und anderen zellstoffbasierten Produkten genutzt. Dazu zählen:
- Zellstoff kochen
- Papier trocknen
- Anlagen sterilisieren
Für Papierfabriken ist der Einsatz von Wasserdampf mit Temperaturen von 100 bis 200 Grad Celsius unerlässlich, um den Aufschluss und das Entziehen von Wasser aus Zellstofffasern zu erleichtern, um Papierprodukte zu trocknen und um die Anlagen zu sterilisieren und so Schimmelbildung vorzubeugen. Oft passiert sonst jedoch nichts mit der noch vorhandenen Restwärme – und das hat Konsequenzen für die Umwelt: Die Papierindustrie zählt zu den fünf energieintensivsten Branchen in Deutschland. Hier können Hochtemperatur-Wärmepumpen eine energieeffiziente und wirtschaftliche Alternative zu herkömmlichen Dampfkesseln darstellen. Zellstoff- und papierverarbeitende Unternehme reduzieren dadurch den Bedarf an klimaschädlichen, fossilen Brennstoffe wie Gas und somit ihre Treibhausgasemissionen und ihre Betriebskosten gleichermaßen. Natürlich ohne dabei die Produktqualität und die Produktionseffizienz zu gefährden.
Fazit: Hochtemperatur-Wärmepumpen zur Erzeugung und Wiederverwendung von Prozessdampf
Zahlreiche Industrien, die mit Wasserdampf im Temperaturbereichen von 100 bis 200 Grad Celsius arbeiten, sind auf Prozesswärme aus fossilen Quellen angewiesen, um kritische Fertigungsprozesse betreiben zu können. Innovative Industriewärmepumpen-Technologien wie der ThermBooster™ werden vor diesem Hintergrund immer wichtiger: Dank eines speziellen Hochtemperaturkolbenkompressors in Verbindung mit der vorliegenden Prozesstechnik kann der ThermBooster™ ausreichend hohe Ausgangstemperaturen bis 200 Grad Celsius erzeugen, mit denen der erforderliche Dampf produziert oder – für den gleichen oder einen anderen Einsatzzweck – wiederverwendet werden kann. Ein mehrstufiger, modularer Aufbau ermöglicht dabei auch die Bewältigung großer Temperaturhübe. Zudem ist die Technik darauf ausgelegt, in bestehenden Anlagen nachgerüstet zu werden. Das senkt den Energiebedarf und somit die Kosten und die Emissionsintensität des Prozesses gleichermaßen.
Unsere Referenzprojekte und Best-Practice-Beispiele
Wenn Sie sich ein konkretes Bild davon machen möchten, wie der Einsatz des ThermBoosters™ in einem bestehenden Produktionsprozess aussehen kann, werfen Sie gerne einen Blick in unsere Projektreferenzen:
