Heizen ohne Öl und Gas
Statement des DKV zum Welttag der Kältetechnik
Der 26. Juni, Geburtstag von William Thomas (*1824), genannt Lord Kelvin, ist der Welttag der Kälte- und Wärmepumpentechnik. Er soll das Bewusstsein für die globale Bedeutung dieser Techniken schärfen. In diesem Jahr stand er unter dem Motto „Heizen ohne Öl und Gas“.
Die deutsche Politik bewältigt gegenwärtig große Herausforderungen. Der Umstieg der gesamten Energieversorgung auf Erneuerbare ist spätestens seit dem „Klimaschutzgesetz 2021“ und dem europäischen „Fit for 55“ eingeläutet.
Von zentraler Bedeutung ist die Bereitstellung von Wärme und Kälte. Über 55 % der Endenergie in Deutschland wird dafür aufgewendet, und bis 2045 sollen die damit verbundenen Emissionen auf Null reduziert werden. In Ihrem „Arbeitsplan Energieeffizienz“ vom Mai 2022 hat die Bundesregierung diesen größten Teil der Energieversorgung in Angriff genommen und zwar durch die umfangreiche Förderung von Wärmepumpen-Heizungssystemen, die drei wesentliche Vorzüge haben:
sie sind bei Antrieb mit Erneuerbaren Energien emissionsfrei,
sie können kostengünstig mittels Warmwasser Energie für Dunkelflauten speichern, und
sie arbeiten mit außerordentlich hoher Effizienz.
Im Rahmen langjähriger Feldtests des Fraunhofer ISE ist die Jahres-Energieeffizienz von Wärmepumpen untersucht worden. Die neueste Generation hat dabei extrem gute Werte erzielt (s. Abbildung).
Bis 2030 sollen gemäß den Plänen der Bundesregierung ca. 6 Mio. Wärmepumpen in Deutschland installiert sein. Damit könnten in Einfamilienhäusern mit einem Jahreswärmebedarf von 20.000 kWh ca. 120 Mrd. kWh fossiler Energie sowie Emissionen in Höhe von 250 Mio. t CO₂ eingespart werden. Wegen der hohen Jahreseffizienz muss dafür in Deutschland nur 7 % mehr Elektroenergie bereitgestellt werden.
Besonders effizient arbeiten Wärmepumpen bzw. Kältemaschinen, wenn sowohl die Hochtemperaturwärme (Heizung) als auch die Niedertemperaturwärme (Kühlung) genutzt wird. So etwas ist bereits in Supermärkten üblich, bei denen Lebensmitteln in Kühlregalen Wärme entzogen und gleichzeitig diese Wärme im Winter zur Beheizung der Märkte verwendet wird. Das spart Heizkosten und macht Gas- oder Ölheizungen überflüssig.
Kälte- und Wärmepumpentechnik sind unverzichtbarer Bestandteil des heutigen Lebens, und Ihre Bedeutung nimmt kontinuierlich zu. Im Lockdown war viel von der kritischen Infrastruktur die Rede, die systemrelevant ist und deren Funktionalität aufrechterhalten werden muss. Hierzu gehören vor allem: Energie, Wasser, Ernährung, Informationstechnik und Telekommunikation, Gesundheit, Finanz- und Versicherungswesen und Transport und Verkehr. Die Kältetechnik ist hier implizit in nahezu allen Sektoren enthalten, und ohne die Kälte- und Klimatechnik würde die kritische Infrastruktur nicht funktionieren.
Die Lebensmittelkühlung ist hierbei sicherlich die bekannteste Anwendung, wozu allein ca. 75 Millionen Haushaltskühlgeräte in Deutschland gehören. Weltweit besteht noch ein erheblicher Mangel, insbesondere in Heißländern, wo geschätzt bis zu 2/3 der geernteten Lebensmittel mangels Kältetechnik verderben und entsprechend ca. eine Milliarde Geräte fehlen. Die Temperaturen reichen hier von wenigen Plusgraden, z.B. 8 °C im Kühlschrank, gewerbliche Frischkühlung bei 5 °C, Prozesskühlung in Brauereien bei ca. -10 °C, Lebensmittel Tiefkühlung für Gefriergut bei ca. -25 °C und bis zu -196 °C mit flüssigem Stickstoff bei Lebensmittelgefrierkonservierung.
Die Corona-Pandemie hat das öffentliche Bewusstsein verstärkt auf die Pharma-Branche gelenkt. Auch hier gilt es, Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukte bei verschiedenen Temperaturbereichen zu produzieren, zu verarbeiten, zu transportieren und zu lagern, wozu z.B. auch die Gefriertrocknung bei -60 °C gehört. Reiner Sauerstoff für die Beatmung von Patienten wird durch Luftzerlegung gewonnen, bei der die Luft abgekühlt und der Sauerstoff bei -183 °C auskondensiert wird.
Digitalisierung und Automatisierung erfordern immer mehr Rechenleistung, die in Rechenzentren zur Verfügung gestellt werden. Von 2010 bis 2020 ist der Elektroenergieverbrauch von Rechenzentren in Deutschland von ca. 10 auf 16 TWh pro Jahr angestiegen, und 2025 werden es voraussichtlich 22 TWh pro Jahr sein. Diese Energie wird letztendlich in Wärme umgewandelt, die durch Kühlung abgeführt werden muss, um die Funktionalität der Rechner zu gewährleisten.
Hochaktuell in der Energietechnik ist der Transport verflüssigter Gase. Hier ist vor allem LNG (-161 °C) und flüssiger Wasserstoff (-253 °C) zu nennen. Wasserstoff als umweltfreundlicher Energieträger wird zukünftig eine Schlüsselstellung einnehmen. Flüssiger Wasserstoff wird voraussichtlich Anwendung bei Flugzeugen, Schiffen, LKW und Busse finden, wo man sehr viel mehr Energie als bei PKW benötigt.
Die Kälte- und Wärmepumpentechnik deckt somit Grundbedürfnisse ab, bietet Komfort und ermöglicht wichtige Schritte zur Wärmewende und zu Netto-Null-Treibhausgasemissionen. Um die Energiewende bewerkstelligen und dem Klimawandel entgegen wirken zu können, bedarf es qualifizierten und motivierten Fachpersonals. Unserer Branche kommt hierbei eine besondere Bedeutung zu, da die Wärmepumpe, thermische Speicherung und der effiziente Umgang mit dem in vielen Lebens- und Technikbereichen stark steigenden Kältebedarf eine Schlüsselrolle spielt.
Vielen sind die Berufsbilder und -aussichten in der Kälte- und Wärmepumpentechnik nicht bekannt, und dadurch entsteht ein Fachkräftemangel, der das allgemeine Defizit an technischem Fachpersonal übertrifft. Unter anderem aus diesem Grund wurde der Welttag der Kälte- und Wärmepumpentechnik ins Leben gerufen, um dieser oft verkannten dabei so interessanten und vielfältigen Branche zu der Bedeutung zu verhelfen, die sie verdient. Im Jahr 2021 stand der Weltkältetag unter dem Motto „Coole Karrieren für eine bessere Welt“. Die Vielfältigkeit durch die unterschiedlichen Anwendungen und das interdisziplinäre Zusammenspiel verschiedener Fachbereiche machen die Berufsbilder vielseitig, spannend und abwechslungsreich.
