Produktentwässerung und Trocknung zählen zu den energieintensivsten industriellen Prozessen. Weltweit wird bis zu 25 % des Energieverbrauchs in der Industrie für diese Prozessschritte aufgewendet. In etwa 85 % aller Trocknungsprozesse kommen fossil befeuerte Ablufttrockner zum Einsatz. Der bei der Trocknung entstehende Wasserdampf wird in 99 % dieser Systeme über die Abluft abgeführt und nicht weiter energetisch verwendet. Im Rahmen des Forschungsprojekts DryPump (Leitung: AIT Austrian Institute of Technology GmbH) wurde die Nutzung von Kompressionswärmepumpen (KWP) für industrielle Trocknungsprozesse erforscht. Mit der neuen Technologie soll der Energiegehalt des Wasserdampfes aus der Abluft zurückzugewonnen und wieder in den Trocknungsprozess überführt werden. Für ausgewählte Prozesse wurden technisch umsetzbare Konzepte entwickelt und wirtschaftlich bewertet.

Die Kompressionswärmepumpe ist in der Klimatechnik und Baufeuchtebeseitigung eine etablierte Technologie zur Entfeuchtung von Luftströmen. Im Projekt DryPump wurde untersucht, ob sich diese Technologie für die industrielle Trocknung in einem Temperaturbereich von 60-95°C der Verdampfungstemperatur und bis zu 170°C der Kondensationstemperatur eignet. Bei den Projektpartnern Wienerberger und AGRANA konnten in Voruntersuchungen sieben unterschiedliche Prozesse mit erforderlichen Zulufttemperaturen im Bereich von 80 bis 170°C identifiziert werden. Anhand von Verdichter-Funktionsmustern vom Projektpartner Bitzer Kühlmaschinenbau GmbH wurden unter realen Betriebsbedingungen die Temperaturbeständigkeit kritischer Materialien, das sichere An- und Abfahren sowie die Direkteinspritzung zur Heißgaskühlung untersucht und Konzepte zur Prozessintegration entwickelt. 

Energieintensive Trocknungsprozesse kommen vor allem in der Papierindustrie, aber auch in der Holz-, Zucker-, Lack-, Textil- und Ziegelindustrie vor. Die ForscherInnen am AIT gehen davon aus, dass mittelfristig mit der neuen Technologie Energieeinsparungen von bis zu 80 % sowie CO2-Emissionseinsparungen von bis zu 68 % ermöglicht werden. Die Ergebnisse des Projekts dienen als Basis für nachfolgende Demonstrationsprojekte.

Demonstration im EU Projekt DryFiciency

Mit Unterstützung des EU Förderprogramms Horizon 2020 (EC Grant Agreement Nr. 723576) läuft aktuell zum Thema „Industrielle Wärmepumpen“ das Projekt DryFiciency. In diesem Rahmen wird die innovative Wärmepumpentechnologie zur industriellen Trocknung bei den österreichischen Partnerunternehmen AGRANA und Wienerberger demonstriert.
www.dry-f.eu

In der Zucker-und Stärkeproduktion von AGRANA wird das neuartige Wärmepumpensystem in der Produktion und Trocknung von Stärke aus Kartoffeln, Weizen und Mais installiert und soll etwa 25 % des Wärmerückgewinnungspotenzials vor Ort abdecken. 

Bei Wienerberger wird die Wärmepumpentechnologie zur Ziegelsteintrocknung eingesetzt. Die Trocknung der Tonprodukte erfolgt derzeit in „offenen“ Konvektionstrocknern mittels Heißluft. In Zukunft soll der Prozess geschlossen werden. Mit der Wärmepumpe wird die Energie aus der feuchten Abluft zurückgewonnen und wieder in das Heizsystem überführt.

„Der Großteil der einem Ziegelwerk zugeführten thermischen Energie findet sich in der feuchten Fortluft der Ziegeltrockner wieder. Wärmepumpengestützte Energierückgewinnung aus feuchter Fortluft ist für Wienerberger daher ein ganz existenzieller Forschungsbereich. DryPump mit dem Folgeprojekt DryFiciency sind wichtige Elemente in unserer F&E-Roadmap zur Reduktion des spezifischen Energiebedarfs der Ziegelherstellung. Die Teilnahme an geförderten, kooperativen Forschungsprojekten ist für Wienerberger, als Vertreter einer sehr traditionsbehafteten Branche, eine enorme Bereicherung.“

Dr. Ing. Dirk Saldsieder
Head of Production Technology & New Materials
Wienerberger AG