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20.09.2022 | Ressource | Schwerpunkt | Online-Artikel

Weltgrößte Wärmepumpe zur Produktion von Wasserdampf

verfasst von: Frank Urbansky

2:30 Min. Lesedauer

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BASF und MAN Energy Solutions wollen eine der weltgrößten Wärmepumpen in Ludwigshafen bauen. Sie soll Abwärme nutzen, um Dampf für die chemische Industrie zu erzeugen.

Wasserdampf ist der wichtigste Grundstoff der chemischen Industrie. Sollen chemische Produkte in Zukunft klimaneutral hergestellt werden, muss auch der dafür benötigte Wasserdampf "grün" sein. Wie Wasserdampf im Übrigen energetisch zu bewerten ist, beschreiben die Springer-Spektrum Autoren Rainer Matyssek und Werner B. Herppich ausführlich in ihrem Buchkapitel Physik des Wasserdampfes – Luftfeuchte und Wasserdampfgradienten.

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Physik des Wasserdampfes – Luftfeuchte und Wasserdampfgradienten

Selbst feuchte Umgebungsluft kann gegenüber der in den Blattinterzellularen (annähernd) herrschenden Wasserdampfsättigung steile Diffusionsgradienten aufbauen und so die Transpiration antreiben. Was heißt im physikalischen Sinne …

Allein der BASF-Standort in Ludwigshafen braucht 20 Millionen Tonnen Wasserdampf jährlich – etwa als Prozessdampf, zum Trocknen, zum Aufheizen oder zum Destillieren.

Abwärme aus Kühlwasser zusätzliche Energiequelle

Ein Projekt, das auf grünen Wasserdampf abzielt, haben nun BASF und MAN Energy Solutions gestartet. Sie wollen eine industrielle Großwärmepumpe in Ludwigshafen installieren, eine der größten ihrer Art weltweit.

Sie soll die Produktion von Dampf mithilfe von Strom aus erneuerbaren Energien ermöglichen. Dabei wird auch die Abwärme aus dem Kühlwassersystem der BASF als thermische Energiequelle genutzt. Die Restwärme des Wassers wird durch Verdichtung aufbereitet und der Dampf in das Dampfnetz des Standorts eingespeist. So können bis zu 150 Tonnen Dampf pro Stunde und mit einer thermischen Leistung von 120 Megawatt erzeugt werden. Die CO2-Emissionen sollen dadurch um 390.000 Tonnen pro Jahr sinken. Zugleich soll die Leistung des Kühlwassersystems gesteigert und unabhängiger von Klima- und Witterungsbedingungen werden.

Derzeit wird etwa die Hälfte des Dampfbedarfs durch Wärmerückgewinnung erzeugt, die übrigen 50 Prozent werden über Gas- und Dampfkraftwerke gewonnen.

Industrielle Skalierung und Standardisierung angedacht

"Mittelfristig wollen wir unsere CO2-Emissionen bereits bis 2030 um 25 Prozent reduzieren. Indem wir Technologien wie Großwärmepumpen einsetzen, die bereits heute existieren und auf einen industriellen Maßstab übertragbar sind, kommen wir diesem Ziel ein ganzes Stück näher. Gleichzeitig birgt die Technologie das Potenzial, Wegbereiter für weitere BASF-Standorte zu sein", erklärt Martin Brudermüller, Vorstandsvorsitzender der BASF.

Im Projekt sollen Erfahrungen in der Integration und im Betrieb von industriell skalierten Großwärmepumpen gesammelt werden. Das soll eine gewisse Standardisierung und einen Einsatz an weiteren Standorten ermöglichen.

Dabei kommt hier in wirklich großem Umfang die Abwärmenutzung zum Zuge. "Beim Verdunsten von Wasser wird [...] infolge des Wechsels des Aggregatszustands von Wasser zu Dampf die sogenannte Verdampfungswärme entzogen, was eine Abkühlung [...] zur Folge hat. Umgekehrt wird beim Kondensieren des Wasserdampfs wieder Kondensationswärme freigesetzt, die zu einer Erhöhung der Lufttemperatur führt", beschreibt Springer-Vieweg-Autor Adolf J. Schwab in seinem Buchkapitel Energieressourcen – Energieverbrauch auf Seite 57 diesen Prozess aus physikalischer Sicht.

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