Verbundvorhaben: HeatTransPlan - Digitales Entscheidungsunterstützungssystem zur Transformation der industriellen Wärmeversorgung durch speicherunterstützte Abwärmenutzung. Teilvorhaben: Entwicklung eines Wärmepumpen-Speichermoduls
Zeitraum
2024-01-01 – 2026-12-31
Bewilligte Summe
347.748,07 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN2109D
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Wärmepumpen, Kältemittel [EA3202]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN2)
Förderprogramm
Energie
Die Dekarbonisierung von industrieller Prozesswärme ist eine Herausforderung der Energiewende. Im überwiegend fossil beheizten Temperaturbereich bis 200 °C, welcher etwa 40 % des Prozesswärmebedarfs ausmacht, liegt in der Abwärmenutzung durch Wärmerückgewinnung und Wärmepumpen ein kaum erschlossenes Potenzial zur Reduktion von Treibhausgasemissionen. Fehlendes Know-how hinsichtlich sinnvoller Anwendungen und optimaler Integrationspunkte bei komplexen Prozessen sowie variablen Infrastrukturen, fehlende technologische Lösungen zur Wandlung und Speicherung von Wärme größer 100°C, hoher Aufwand zur Datenerhebung und Bedenken hinsichtlich der Prozesssicherheit sind wesentliche Gründe für das Fehlen von Umsetzungen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher ein digitales Unterstützungssystem als zentralen Anker zur Planung und Konfiguration von Wärmepumpen-Speicher-Systemen (WSS) für die resiliente und effiziente Wandlung und Speicherung von Wärme zu entwickeln. Um die hohen Transaktionskosten bei der dafür notwendigen Datenerhebung zu reduzieren, sind Methoden aus dem Process-Mining anzuwenden. Auf dieser Datengrundlage lassen sich Design, Integration und Auslegung von WSS unter Berücksichtigung der Kombinationsmöglichkeiten von Wärmequellen und -senken sowie von prozesstechnischen, zeitlichen, räumlichen sowie ökologischen und ökonomischen Restriktionen für die Entscheidungsunterstützung optimieren. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung und der Aufbau eines modularen und konfigurierbaren Hochtemperaturspeichersystems im Labormaßstab, um eine robuste und unterbrechungsfreie Versorgung zu gewährleisten. In einer virtuellen Produktionsumgebung werden die entwickelten Systeme unternehmensspezifisch und sensitiv erprobt. Sowohl das Speichersystem als auch die prototypischen Inkremente des Entscheidungsunterstützungssystems werden zur Dissemination, Weiterentwicklung und Multiplikation in einem Demonstrator implementiert.