Prozess­wärme ohne Gas: Bis welcher Temperatur Elektri­fizierung heute funktioniert.

Rund zwei Drittel des industriellen Energiebedarfs in Deutschland gehen in Wärme, und der größte Teil davon in Prozesse: Trocknen, Kochen, Schmelzen, Härten, Dampf. Der Brennstoff ist überwiegend Erdgas. Wer den Standort dekarbonisieren soll, steht deshalb vor einer Liste von Anlagen, die alle Wärme brauchen und alle verschieden sind. Die Liste wird handhabbar, wenn man sie nach Temperatur sortiert.

Die Temperatur bestimmt, welche Technik in Frage kommt, und die Technik bestimmt den Wirkungsgrad. Eine Wärmepumpe liefert aus einer Kilowattstunde Strom drei bis vier Kilowattstunden Wärme; ein Elektrokessel liefert eine. Bei gleichem Strompreis kostet die Wärme aus dem Kessel also das Drei- bis Vierfache. Das ist der ganze Unterschied, und er entscheidet, wo Elektrifizierung sich heute rechnet und wo sie nur technisch möglich ist.

Vier Temperaturbereiche

1. 01Bis 100 Grad: Die Wärmepumpe rechnet sich meistWarmwasser, Raumwärme, Reinigung, Niedertemperaturtrocknung, Vorwärmung. Industriewärmepumpen erreichen hier Leistungszahlen von 3 bis 4, mit Abwärme als Quelle mehr. Der Ersatz eines Gaskessels ist Stand der Technik; die Frage ist die Wärmequelle, nicht die Maschine.
2. 02100 bis 160 Grad: Hochtemperatur-Wärmepumpe, mit RechnungDampf bei niedrigem Druck, Trocknung, Pasteurisierung, viele Prozesse in Lebensmittel, Papier und Chemie. Hochtemperatur-Wärmepumpen bis etwa 150 bis 160 Grad sind am Markt, mit Leistungszahlen um 2 bis 3 je nach Quelle. Wirtschaftlich, wenn eine Abwärmequelle über 50 Grad vorhanden ist; grenzwertig, wenn die Quelle Außenluft ist.
3. 03160 bis 500 Grad: Elektrokessel und Widerstandsheizung, eins zu einsHochdruckdampf, Thermoöl, Öfen für Backen, Härten, Lackieren. Elektrodenkessel und Widerstandsheizer ersetzen den Gasbrenner direkt, ohne Wirkungsgradvorteil. Die Wärme kostet, was der Strom kostet. Rechnet sich mit eigenem PV-Strom, mit flexiblen Tarifen und mit Wärmespeichern, die günstige Stunden nutzen — sonst kaum.
4. 04Über 500 Grad: Prozessabhängig, oft ohne AlternativeSchmelzen, Glühen, Brennen, Sintern. Induktion und Lichtbogen funktionieren, wo das Material es zulässt; für Glas, Keramik und viele chemische Prozesse bleibt Brennstoff — dann Biomethan oder Wasserstoff, beides teuer und begrenzt verfügbar. Hier geht es weniger um Elektrifizierung als um Effizienz und Abwärmenutzung.

Die Reihenfolge, in der man vorgeht

Die Sortierung nach Temperatur ergibt eine Reihenfolge, die fast immer dieselbe ist. Zuerst die Verbraucher unter 100 Grad, weil die Wärmepumpe dort sofort günstiger Wärme liefert als Gas. Dann der Bereich bis 160 Grad, sobald eine Abwärmequelle gefunden ist — oft aus dem Bereich darüber. Dann der Mittelbereich, wenn eigener Strom oder ein Speicher die Rechnung trägt. Und der Hochtemperaturbereich zuletzt, mit Effizienz statt Umstellung.

Was dabei oft übersehen wird: Viele Prozesse laufen heißer, als sie müssten. Ein Trockner, der mit 180 Grad betrieben wird, weil der Gasbrenner es hergibt, würde mit 130 Grad und längerer Verweilzeit dasselbe Ergebnis liefern — und damit in den Bereich der Wärmepumpe fallen. Die Temperatur, die im Anlagenschild steht, ist die Temperatur der Anlage. Die Temperatur, die der Prozess braucht, ist oft eine andere.

Die Frage, die vor der Technik kommt

Wer Gas durch Strom ersetzt, verschiebt Leistung ins Stromnetz. Ein Gaskessel mit zwei Megawatt wird zu einem Stromanschluss mit zwei Megawatt, oder mit zwei Dritteln davon, wenn eine Wärmepumpe die Arbeit übernimmt. Ob der Netzanschluss das hergibt, entscheidet der Netzbetreiber, und er braucht dafür Monate bis Jahre. Diese Frage gehört an den Anfang eines Elektrifizierungsprojekts, nicht an sein Ende.

Sie hängt außerdem daran, was der Standort selbst erzeugt und speichert. Eine Wärmepumpe, die tagsüber mit PV-Strom einen Pufferspeicher lädt, braucht weniger Netzleistung als eine, die nachts direkt heizt. Ein Elektrokessel mit Wärmespeicher kann Strom kaufen, wenn er billig ist, und Wärme liefern, wenn sie gebraucht wird. Das macht die Rechnung im mittleren Temperaturbereich oft erst möglich.