Heizung von Gebäuden und Tanklägern durch Prozessabwärme und Großwärmepumpe 

Bei der Herstellung von Bindemitteln benötigt Worlée-Chemie große Mengen Kühlwasser für verschiedene verfahrenstechnische Aufgaben. Der Wärmeinhalt des erwärmten Kühlwassers beträgt ca. 5 GWh pro Jahr. Jedoch beträgt die Rücklauftemperatur derzeit nur ca. 25°C. Deshalb wird die Prozessabwärme zurzeit nicht genutzt. Stattdessen wird das Kühlwasser in einem Kühlturm wieder auf eine Vorlauftemperatur von ca. 20°C abgekühlt.  

Worlée-Chemie benötigt Wärme, um Büros, Labore und Lagerhallen zu beheizen. Darüber hinaus werden zahlreiche Lagertanks auch im Sommer mit Warmwasser beheizt. Das Warmwasser für die Beheizung der Gebäude und Tanks wird derzeit mit fossilen Brennstoffen erzeugt. 

Ziel des Projektes ist es, die Abwärme des Kühlwassers für die Beheizung von Räumen und Tanklägern zu nutzen und damit den Einsatz fossiler Brennstoffe zu reduzieren. 

Das erwärmte Kühlwasser kann aufgrund der niedrigen Temperatur nicht direkt zur Raumheizung verwendet werden. Die Warmwassererzeugung erfolgt derzeit dezentral mit Hilfe von mehreren konventionellen Heizungen jeweils in der Nähe der zu beheizenden Bereiche. Bei einer zentralen Warmwasserbereitung müssen Rohrleitungen über weite Strecken verlegt werden, um die jeweiligen Heizkreise einzubinden. 

Außerhalb der Produktionszeiten (z.B. am Wochenende) steht kein erwärmtes Kühlwasser zur Verfügung. In diesem Fall muss die Wärme über ein Backup-System bereitgestellt werden. 

Mit Hilfe einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe wird die Energie aus dem Kühlwasser genutzt, um das Wasser in der Heizungsanlage auf die benötigte Vorlauftemperatur zu bringen. Die ganzjährig zur Verfügung stehende, relativ hohe Quellentemperatur bietet hierfür eine sehr gute Voraussetzung. Bei entsprechend hoher Jahresarbeitszahl kann eine Wärmepumpe auch mit Graustrom aus dem Netz die Treibhausgasemissionen reduzieren. Wenn Ökostrom eingesetzt wird, können die Emissionen sogar noch weiter reduziert werden. Worlée-Chemie betreibt bereits eine Biogasanlage zur Stromerzeugung am Standort und plant Photovoltaik-Anlagen zur Stromerzeugung aufzubauen.

Als Backup-System wurde ein Dampfwärmetauscher gewählt, da Dampf am Standort in ausreichender Menge zur Verfügung steht. 

Das Projekt befindet sich derzeit in der Umsetzungsphase. 

Zunächst wurden aus den Lastgängen der Wärmemengenmessung der jährliche Wärmebedarf und die maximal erforderliche Heizleistung der einzelnen Bereiche ermittelt. In einem weiteren Projekt wird derzeit das Kühlwassersystem umgebaut. Dadurch wird die Rücklauftemperatur auf ca. 40°C angehoben, was die Temperaturdifferenz zwischen Quelle (erwärmtes Kühlwasser) und Senke (Heizkreise) verringert und somit den Wirkungsgrad der Wärmepumpe erhöht. 

Bei der Auslegung der Wärmepumpe war auch zu entscheiden, ob sie die Grund- oder Spitzenlast abdecken soll, zumal ohnehin eine redundante Dampfheizung vorgesehen ist. Um die Abwärme des Kühlwassers optimal zu nutzen und Treibhausgasemissionen einzusparen, wurde die Wärmepumpe so ausgelegt, dass sie ca. 90% der Spitzenlast abdecken kann. Nur an sehr kalten Tagen wird die Dampfheizung zusätzlich benötigt. 

Mit der gesamten Planung einschließlich des Rohrleitungsbaus zur Anbindung an die Heizkreise, des erforderlichen Pufferspeichers und des Backup-Systems wurde ein Ingenieurbüro beauftragt. Die Ausführung erfolgt durch eine Anlagenbaufirma. 

Die Wärmepumpe hat einen großen Platzbedarf und besondere Anforderungen an den Aufstellungsort, welche die Installation auf dem Werksgelände erschweren. Ebenso ist zu klären, ob und wie die zusätzlich benötigte elektrische Leistung bereitgestellt werden kann. Die gewählte Wärmepumpe (420 kW) hat mit 140 kW eine hohe elektrische Leistung, die nicht ohne Weiteres in das bestehende System integriert werden kann. Deshalb erfolgt die Elektroplanung und der Anschluss der Wärmepumpe durch eine beauftragte Fachfirma. 

Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe verbessert sich bei höheren Kühlwassertemperaturen deutlich. Insofern ist der Erfolg des Projekts auch abhängig von der Realisierung des Projektes zum Umbau des Kühlwassersystems.