Industrielle Wärmepumpe: Temperaturen, Kosten und Förderung

Eine industrielle Wärmepumpe hebt Wärme aus einer Quelle wie Abwärme, Grundwasser oder Außenluft mit Strom auf das Temperaturniveau, das ein Prozess braucht. Für Geschäftsführer eines Fertigungs-KMU stellt sich die Frage meist konkret: Reicht die Temperatur für Reinigung, Trocknung oder Lackierung, was kostet die Anlage, und wie viel davon trägt der Bund? Die Antworten hängen an wenigen Kennzahlen, die dieser Artikel mit Quelle und Stand einordnet.

Ist die Wärmepumpe die Zukunft der Prozesswärme?

Für Prozesswärme bis 200 °C ist die Wärmepumpe die technisch naheliegende Option, im Markt steht sie aber noch am Anfang. Die gesamte deutsche Wärmenachfrage bis 200 °C lässt sich technisch vollständig durch Wärmepumpen decken. Zu diesem Ergebnis kommt die Studie "Roll-out von Großwärmepumpen in Deutschland" von Agora Energiewende und Fraunhofer IEG.^[1] Wärmeanwendungen bis 200 °C verursachen laut derselben Studie über drei Viertel des deutschen Erdgasverbrauchs.

Der Abstand zur Praxis ist groß. Laut Studie waren 2023 erst 60 Megawatt Großwärmepumpenleistung installiert, gebremst durch komplexe Genehmigungen und eine höhere Abgabenlast auf Strom als auf Erdgas. Fraunhofer IEG beziffert das Einsparpotenzial durch Großwärmepumpen in Europa auf bis zu 150 Millionen Tonnen CO₂ im Jahr.^[2] Ob die Technik in einem bestimmten Werk die Zukunft ist, entscheiden deshalb Temperatur, Wärmequelle und Strompreis vor Ort.

Welche 4 Arten von Wärmepumpen gibt es?

Nach der Wärmequelle lassen sich vier Arten unterscheiden: Luft, Wasser, Erdreich und Abwärme. Die Quelle bestimmt Effizienz und Investition stärker als jede andere Wahl, weil sie den Temperaturhub vorgibt, also den Abstand zwischen Quellen- und Zieltemperatur. Je kleiner der Hub, desto höher die Leistungszahl (Coefficient of Performance, COP): das Verhältnis von abgegebener Wärme zu eingesetztem Strom. Den Zusammenhang zwischen Temperaturhub, COP und Wirtschaftlichkeit beschreibt auch Fraunhofer IEG.^[3]

Die Kostenspannen stammen aus der Agora-Studie (Stand Juni 2023) und gelten für Großwärmepumpenprojekte; bei Geothermie entfallen laut Studie 60 bis 80 Prozent der Investition auf die Erschließung der Wärmequelle.^[1] Wie viel Abwärme ein Betrieb überhaupt hat, zeigt erst eine Messung; das Vorgehen beschreibt der Artikel zum Energiemonitoring mit Messkonzept.

Nach dem Funktionsprinzip unterscheidet Fraunhofer IEG drei Gruppen. Die geschlossene Kompressionswärmepumpe ist die häufigste Bauart. Die mechanische Brüdenkompression (Mechanical Vapor Recompression, MVR) verdichtet Niederdruckdampf direkt. Thermisch angetriebene Sorptionswärmepumpen spielen eine untergeordnete Rolle und können sich lohnen, wenn die Stromanschlussleistung begrenzt ist.

Welche Temperaturen erreicht eine industrielle Wärmepumpe?

Groß- und Hochtemperatur-Wärmepumpen stellen laut Fraunhofer IEG Wärme von 50 °C bis über 200 °C bereit.^[3] In Verbindung mit Dampfkompressoren sind laut dem hessischen Energieminister, den Fraunhofer IEG in seiner Pressemitteilung zitiert, sogar bis zu 300 °C möglich.^[2] Das Kältemittel setzt die Grenzen. Ammoniak (R717) reicht laut Agora-Studie bis etwa 110 °C Senkentemperatur, CO₂-Wärmepumpen arbeiten zwischen 80 und 120 °C. Oberhalb von 120 °C kommen Kohlenwasserstoffe wie Butan oder Pentan infrage.

Für die Planung ist eine zweite Grenze wichtiger. Laut dem Großwärmepumpen-Infoportal von Fraunhofer IEG sind Anlagen bis 120 °C Vorlauftemperatur für Fernwärme verbreitet und etabliert. Oberhalb von 140 °C ist der Markt noch nicht voll entwickelt und oft auf Produkte unterhalb der Serienreife beschränkt.^[4] Ein Prozess mit 160 °C Dampfbedarf braucht deshalb eine andere Prüfung als eine Teilereinigung mit 70 °C.

Wer ist aktuell Marktführer bei Wärmepumpen?

Einen belegten Marktführer für industrielle Wärmepumpen gibt es nicht, weil keine öffentliche Marktanteilsstatistik für Großwärmepumpen existiert. Die Datenbank des Großwärmepumpen-Infoportals listet mehr als 60 Hersteller mit kommerziell verfügbaren Anlagen über 0,5 Megawatt Heizleistung, darunter etablierte Kälte- und Klimatechnikanbieter, Prozess- und Kraftwerkstechniker sowie Start-ups.^[4] Bis 1 MW sind die Anlagen meist Serienprodukte, ab 10 MW überwiegen kundenspezifische Lösungen; die größten Einzelanlagen erreichen bis zu 70 MW.

In der Produktübersicht der Agora-Studie stellt Johnson Controls die meisten Einträge. Bei den höchsten Temperaturen tauchen andere Namen auf. Die folgenden Werte sind Herstellerangaben zur maximalen Vorlauftemperatur, wie sie die Studie mit Stand 2023 zusammengetragen hat:^[1]

Die Tabelle ist kein Ranking. Sie zeigt, dass Hochtemperaturanwendungen bei wenigen spezialisierten Anbietern liegen. Für einen aktuellen Stand nach Leistung, Temperatur und Kältemittel filtert die Herstellerdatenbank des Portals, die Fraunhofer IEG laufend pflegt.

Wie effektiv ist eine Wärmepumpe bei 0 Grad Außentemperatur?

Bei 0 °C Außenluft hängt die Effizienz fast vollständig an der Zieltemperatur: Für 60 °C bleibt eine Luft-Wärmepumpe förderfähig effizient, für 80 °C wird es knapp. Das BAFA verlangt in Modul 2 einen effektiven COP von mindestens 2,05 und einen Gütegrad von mindestens 0,4 im Betriebspunkt, bei Außenluft ausdrücklich nachgewiesen für 0 °C.^[5] Der Gütegrad gibt an, welchen Anteil der physikalisch möglichen Carnot-Leistungszahl die Anlage erreicht.

Mit der Formel aus dem BAFA-Merkblatt lässt sich vorab prüfen, ob ein Anwendungsfall die Schwelle schaffen kann. Die Werte sind eigene Rechnung; 0,4 ist das BAFA-Minimum, 0,5 eine Annahme der Redaktion für eine bessere Anlage:

Die Rechnung zeigt den Kern: Eine Luft-Wärmepumpe für 80 °C erreicht die 2,05 nur mit einem überdurchschnittlichen Gütegrad. Eine Abwärmequelle mit 40 °C liefert 80 °C mit einem COP um 4. Für die Förderung zählt dabei immer der Herstellernachweis im konkreten Betriebspunkt, nicht diese Abschätzung.

Wie viel Minusgrade hält eine Wärmepumpe aus?

Wie viele Minusgrade eine Luft-Wärmepumpe aushält, steht im Datenblatt als Einsatzgrenze der Wärmequelle; die höchste Vorlauftemperatur liefert sie bei starkem Frost meist nicht mehr. Das technische Datenblatt der Stiebel Eltron WPL 25 A nennt als Einsatzgrenze der Wärmequelle −20 bis 40 °C und heizungsseitig maximal 65 °C.^[6] Viessmann gibt für die gewerbliche Vitocal 250-A PRO mit 39,5 kW Nenn-Wärmeleistung 70 °C Vorlauf an, aber nur bei einer Außentemperatur bis −2 °C.^[7]

Für Prozesswärme folgt daraus: Die Frage ist selten, ob die Anlage den Frost übersteht, sondern ob sie bei Frost die Prozesstemperatur noch liefert. Ein Prozess, der im Januar 70 °C braucht, kann mit Außenluft als einziger Quelle in eine Lücke laufen. Grundwasser, Gewässer und Abwärme haben dieses Problem kaum, weil ihre Temperatur übers Jahr stabil bleibt. Deshalb nutzen industrielle Anlagen bevorzugt diese Quellen oder planen Luft nur für niedrige Temperaturen ein.

Ist Heizen mit einer Wärmepumpe günstiger als mit Gas?

Heizen mit einer Wärmepumpe ist günstiger als mit Gas, sobald ihr COP höher ist als das Verhältnis von Strom- zu Gaspreis multipliziert mit dem Wirkungsgrad des Kessels. Nicht-Haushalte zahlten laut Statistischem Bundesamt im 1. Halbjahr 2026 vorläufig durchschnittlich 17,64 Cent je Kilowattstunde Strom und 6,29 Cent je Kilowattstunde Erdgas, jeweils ohne Mehrwertsteuer und abzugsfähige Steuern.^[8] Das Verhältnis liegt bei 2,8. Mit einem angenommenen Kesselwirkungsgrad von 90 Prozent ist die Wärmepumpe ab einem COP von etwa 2,5 günstiger (eigene Rechnung).

Die Schwelle verschiebt sich mit der Verbrauchsklasse kaum. Kleinere Abnehmer mit 20 bis 500 Megawattstunden Strom zahlten vorläufig 23,66 Cent, Gas kostete bei 1.000 bis 10.000 Gigajoule Jahresverbrauch 8,11 Cent; daraus ergibt sich ein Break-even-COP von etwa 2,6. Die Klassen beider Statistiken decken sich nicht genau, die Größenordnung gilt trotzdem. Destatis weist darauf hin, dass der geplante Industriestrompreis in diesen Werten noch nicht enthalten ist.

Rechenbeispiel: 1 MW Prozesswärme über 6.000 Stunden

Ein Rechenbeispiel mit offengelegten Annahmen zeigt, wie stark der COP die Amortisation bestimmt. Angenommen werden 1 MW Wärmeleistung, 6.000 Betriebsstunden im Jahr, also 6.000 Megawattstunden Wärme, die Durchschnittspreise von Destatis und eine Investition von 1.000 Euro je Kilowatt innerhalb der Agora-Spanne. Wartung, Netzanschluss und ein weiterbetriebener Gaskessel sind nicht enthalten.

Die Frage nach der Amortisationszeit einer industriellen Wärmepumpe für 120 Grad hat damit keine pauschale Antwort. Bei 120 °C aus 40 °C Abwärme liegt der COP im Beispiel bei 2,5, und die Anlage spart zu Durchschnittspreisen nichts. Erst eine wärmere Quelle, ein günstigerer Stromtarif oder eine eigene PV-Anlage dreht die Rechnung. Wann sich die Hochtemperatur-Wärmepumpe bis 150 °C lohnt, ist ein eigenes Thema im Ressort.

Welche Förderung gibt es für industrielle Wärmepumpen?

Die wichtigste Förderung ist die Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft (EEW), wahlweise als BAFA-Zuschuss oder als KfW-Kredit mit Tilgungszuschuss. Welches Modul greift, entscheidet die Wärmequelle. Modul 2 "Prozesswärme aus Erneuerbaren Energien" fördert Wärmepumpen, deren Wärme zu über 50 Prozent in Prozesse geht. Der Zuschuss beträgt 60 Prozent für kleine, 50 Prozent für mittlere und 40 Prozent für große Unternehmen, höchstens 20 Millionen Euro je Vorhaben (Stand der BAFA-Seite: 30.04.2026).^[9]

Modul 2 setzt drei Bedingungen, die in der Planung früh geklärt sein müssen:

• Die Wärme stammt überwiegend aus Außenluft, Erdreich, Gewässern oder Sonne. Abwärme darf nur zusätzlich genutzt werden, wenn messtechnisch belegt ist, dass im Jahresmittel der größere Teil aus erneuerbaren Quellen kommt.
• Der Strom stammt vollständig aus erneuerbaren Quellen: eigene PV-, Wind- oder Wasserkraftanlage, ein PPA oder ein Ökostromvertrag mindestens in Höhe des jährlichen Strombedarfs der Pumpe.
• Strom- und Wärmemengenzähler erfassen den Betrieb fortlaufend und zeichnen ihn mindestens drei Jahre auf.

Wärmepumpen, die überwiegend Abwärme nutzen, fallen laut BAFA-Merkblatt gegebenenfalls unter die Premiumförderung von Modul 4.^[5] Sie bringt bis zu 45 Prozent für kleine, 35 Prozent für mittlere und 25 Prozent für große Unternehmen. Für ausgewählte Maßnahmen der Abwärmenutzung und Elektrifizierung kommt ein Dekarbonisierungsbonus von bis zu 10 Prozentpunkten hinzu. Voraussetzung ist ein Einsparkonzept auf dem BAFA-Formular.^[10]

Wer finanzieren statt nur bezuschussen will, nutzt den KfW-Kredit 295 mit denselben technischen Mindestanforderungen. Er reicht bis zu 100 Millionen Euro je Vorhaben bei bis zu 20 Jahren Laufzeit, der Tilgungszuschuss folgt denselben Sätzen.^[11] Ob Kredit oder Leasing für die übrige Ausstattung günstiger ist, vergleicht der Beitrag Maschine leasen oder kaufen. Für Machbarkeitsstudien und Planung gilt: Modul 2 kann sie mitfördern, wenn sie zur beantragten Maßnahme gehören.

Sind Wärmepumpen wirklich die Zukunft?

Wärmepumpen sind für Prozesswärme bis etwa 120 °C heute eine ausgereifte Wahl, darüber eine Einzelfallprüfung. Drei Bedingungen entscheiden, ob sie im eigenen Werk wirtschaftlich sind. Die Wärmequelle hat einen kleinen Temperaturhub, der COP liegt deutlich über dem Break-even von etwa 2,5, und die Förderung passt zur Wärmequelle.

Unsicher bleiben der Strompreis und die Reife oberhalb von 140 °C. Agora und Fraunhofer IEG nennen die höhere Abgabenlast auf Strom gegenüber Erdgas ausdrücklich als Hemmnis; ein Industriestrompreis würde die Rechnung verschieben, seine Höhe steht aber noch nicht fest. Wer Energiemanagement ohnehin aufbaut, erhält mit einer ISO-50001-Zertifizierung die Messdaten, die eine Wärmepumpenplanung braucht.

Der nächste Schritt ist eine Liste der Wärmeverbraucher mit Temperatur, Leistung und Betriebszeit, daneben die verfügbaren Wärmequellen mit ihrer Temperatur. Daraus ergibt sich, welche Verbraucher die Wärmepumpe übernehmen kann. Weitere Einordnungen zu Druckluft, Antrieben und Prozesswärme lesen Sie im Ressort Energie auf GoMaschine.

Häufig gestellte Fragen

Was kostet eine industrielle Wärmepumpe?

Großwärmepumpen kosten laut Agora Energiewende und Fraunhofer IEG je nach Wärmequelle 700 bis 1.600 Euro je Kilowatt Heizleistung, mit Geothermie 2.200 bis 3.600 Euro. Für 1 MW ergeben sich damit grob 0,7 bis 1,6 Millionen Euro vor Förderung.

Ab welchem COP lohnt sich eine Wärmepumpe gegenüber Gas?

Mit den Durchschnittspreisen für Nicht-Haushalte aus dem 1. Halbjahr 2026 und 90 Prozent Kesselwirkungsgrad ab einem COP von etwa 2,5. Jeder Punkt darüber senkt die Wärmekosten deutlich.

Wird eine Wärmepumpe mit Abwärme über BAFA Modul 2 gefördert?

Nur wenn im Jahresmittel der größere Teil der Wärme aus erneuerbaren Quellen stammt. Überwiegend mit Abwärme betriebene Anlagen prüft das BAFA gegebenenfalls in der Premiumförderung von Modul 4.

Muss die Wärmepumpe mit Ökostrom laufen?

Für Modul 2 ja: Der Strom muss vollständig aus erneuerbaren Energien stammen, nachgewiesen über eigene Erzeugung, ein PPA oder einen Ökostromvertrag.

Quellen

1. ieg.fraunhofer.de
2. ieg.fraunhofer.de
3. ieg.fraunhofer.de
4. grosswaermepumpen-info.de
5. bafa.de
6. stiebel-eltron.de
7. viessmann.de
8. destatis.de
9. bafa.de
10. bafa.de
11. kfw.de